研究报告氨纶纺丝熔体的流变行为杨涛锋,李瑶君,陈大俊(东华大学纤维材料国家重点。
对的实验数据进行一元线性回归,可得不同温度下熔体的非牛顿指数(见表1)。由表1可见,熔纺氨纶切片的非牛顿指数n随温度升高而增大,当温度升高到210 *C时,n达到0.91,接近于牛顿流体的流动行为。这是因为聚氨酯为嵌段共聚物,其中的软链段使大分子内有较多的缠结点,而极性硬链段增加了分子间的氢键键合数目。当温度升高时,大分子链运动加剧,削弱了大分子间的作用力,使得软段间的缠结点及硬段间的氢键合数目大为减少,因而造成表观粘度对剪切速率的依赖性下降。而当温度超过220C时,熔体的非牛顿指数n又有所下降,这可能是由于大分子链在高温下发生降解,导致聚合物结构变化所致。
2.3结构粘度指数An结构粘度指数可用来表征纺丝流体的结构化程度,是衡量纺丝流体可纺性好坏的重要尺度,定义为:An在非牛顿区域,切力变稀流体的结构粘度指。其数值越小,流体的结构化程度越小,可纺性越好。通过lgn对校正后的剪切速率y1/2作图,可得到不同温度下熔体的An(见表1)。可以看出,随着温度的升高,熔体的An逐渐下降,当达到210c时,An达到*小值说明在此温度下熔体的可纺性*好。
表1熔纺氨纶切片在不同温度下的非牛顿指数n和结构粘度指数An温度/C 2.4表观粘流活化能为lnn与1/T的关系曲线,两者基本呈线性关系,表明熔体表观粘度与温度的依赖关系符合Arrhenius方程。从直线的斜率可求出不同的剪切速率下的表观粘流活化能AE.表2为不同的剪切速率下熔体的表观粘流活化能。由表2可见,在不同的剪切速率下,熔体的AE区别很大。当剪切速率较小时,AE随剪切速率增大而明显下降,而当剪切速率大于95S+1时,AE随剪切速率增大而下降的程度变缓,并趋于定值。通常熔体挤出过程的剪切速率在102 ~103s范围,因此,氨纶熔纺过程中熔体的Ae约在65 ~95kj/mol的范围,高于PP、PA、PET的表观粘流活化能。这表明氨纶熔体表观粘度的温度依赖性显1994-2015 ChinaAcademicJournalElectronicPubli著因此需特别注意在纺丝加工过程中对熔体温。net度的控制。
(图中各标记与表2中的标记相对应,其中+、纵坐标值各表2在不同的剪切速率下熔体的表观粘流活化能标记剪切速率/s-1鲁十数随温度的升高而增大,在210 *C时达到*大值。
(2)结构粘度指数随温度的改变而变化的规律与非牛顿指数相同。温度升高,An下降,在210*Q达到*小值,说明在此温度下熔体的可纺性*好。