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標題:
紡織纖維玻璃化轉變溫度及影響因素
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作者:
小麻雀
時(shí)間:
2015-8-27 21:13
標題:
紡織纖維玻璃化轉變溫度及影響因素
1.玻璃化轉變溫度T[sub]g[/sub]的概念
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玻璃化轉變溫度(glasstransitiontemperature)是指纖維材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變時(shí)的溫度。玻璃態(tài)向高彈態(tài)的轉變在一定的溫度區間內完成,不同材料的轉變區間寬度不同,一般在3~5℃,這種轉變用玻璃化轉變溫度T[sub]g[/sub]來(lái)表示,從嚴格意義上講T[sub]g[/sub]是指一個(gè)溫度區間,并隨測量方法的不同略有差異。
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T[sub]g[/sub]有升溫定義(從玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)———鏈段解凍)和降溫定義(從高彈態(tài)轉變玻璃態(tài)———鏈段凍結)兩種,但在眾多的文獻中,T[sub]g[/sub]定義為玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的起始點(diǎn)或高彈態(tài)轉變?yōu)椴AB(tài)的結束點(diǎn)。
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T[sub]g[/sub]不但對纖維材料性能的研究影響重大,而且在紡織工程中有著(zhù)重要的作用。對于纖維自身,玻璃化轉變溫度是纖維許多性能特別是力學(xué)性能的突變點(diǎn),除了前面介紹過(guò)的比熱容、導熱系數外,初始模量、雙折射率、介電系數、彈性、耐疲勞性等均發(fā)生顯著(zhù)變化。在工業(yè)上可以利用玻璃化轉變溫度前后纖維性能的差異進(jìn)行纖維材料的熱定形加工、織物風(fēng)格的整理加工、化纖制造中的拉伸和變形加工等。
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作者:
小麻雀
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2015-8-27 21:15
2.影響玻璃化轉變溫度T[sub]g[/sub]的因素
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玻璃化轉變溫度是分子鏈段開(kāi)始“解凍”的溫度,凡能使大分子鏈的柔曲性增加、分子間作用力降低的因素都會(huì )使玻璃化溫度下降。影響因素可以分為兩類(lèi),一類(lèi)是結構性因素(即內因),一類(lèi)是外界因素(如升溫速度、外力大小、作用的頻率、拉伸速度等)。這里介紹幾個(gè)主要的結構性因素。
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(1)分子大小的影響
:在單基相同的條件下,隨聚合度(分子量)增加,T[sub]g[/sub]逐漸增加;但到達一定程度后,當分子量增加時(shí),T[sub]g[/sub]趨向穩定。
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(2)基團極性的影響
:大分子鏈上側基基團的多少和大小會(huì )影響大分子鏈的柔曲性,側基越多、尺寸越大,分子鏈的柔曲性越差,玻璃化溫度將升高?;鶊F的極性產(chǎn)生兩方面的影響,一方面是因為基團極性增強而使分子間作用力增加,導致T[sub]g[/sub]升高;而另一方面基團極性的增加使纖維的吸濕性上升,水分的進(jìn)入卻降低了大分子間的作用力,從而導致T[sub]g[/sub]下降,如棉、毛、麻、黏膠纖維的玻璃化溫度在絕干狀態(tài)時(shí)都在160℃以上,潤濕后玻璃化溫度的下降量竟然在150℃以上,這也是許多定形效果在水洗之后會(huì )喪失的主要原因,許多資料不列出上述纖維Tg的原因也在于此。幾種纖維玻璃化轉變溫度隨回潮率變化的情況如圖所示。
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幾種纖維玻璃化轉變溫度隨回潮率變化的情況
作者:
小麻雀
時(shí)間:
2015-8-27 21:16
(3)共聚的影響
:共聚物的T[sub]g[/sub]與共聚高分子的性能有關(guān)。一般而言,共聚物的T[sub]g[/sub]是參與共聚的各組分T[sub]g[/sub]的綜合值,如二元共聚物的T[sub]g[/sub]隨著(zhù)其中某一組分的含量增加而大致呈線(xiàn)性變化,利用共聚改變聚合物的T[sub]g[/sub]是一種方便的方法。
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(4)結晶度的影響
:玻璃化轉變是非晶區的特性,隨著(zhù)結晶度的增加,非晶區在減少,同時(shí)非晶區鏈段的活動(dòng)能力因晶粒的牽制也在下降,所以結晶度高的纖維其玻璃化轉變溫度較高。
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(5)交聯(lián)的影響:
大分子鏈段的活動(dòng)能力會(huì )因分子間的化學(xué)交聯(lián)而降低,從而導致玻璃化溫度T[sub]g[/sub]升高。
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