автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Влияние термического старения на механические свойства нитей на основе ароматических полимеров

САНКТ—ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ университет технологий

ИЛЯЗАШ. ' _ _ .

”.....й* .........................'......................."....‘

.. ! - •

' ^ ■ На. правах рукописи

' Г5ТОВЛ ЕЛЕНА ЕРЬЕЗКА

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИТЕЙ НА ОСНОВЕ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОД

Специальность 05.19.01 - Иатариаловедениа (текстильное f

ішхеаенно-меховое, обувное,

чаейное)

АіЗТОРЕіЕРАТ

диссертации на ооисканкз учено;', степени кандидата тохничоскііх наук

Санкт-ПатсуЗург 1993

. Работа выполнена в Санкт-Петербургской Государственном Университете технологии и дизакна па ка?одре материз поведения.

Научна руководители: Академик Мазду народной инженерной ака-

демии,- Российской инженерной академии,

’ Заслуженный деятель науки и техники К-, доктор технических наук, профессор . . К.Е.Перепелкин

- кандидат химических наук, ет.н.с. .

С.А.саранова

Научны!! консультант: кандидат технических наук, доцент

• А.Т.Кынин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

. ЛіН.Сталевич

. кандидат технических иаук; ст.и.с.

Й.Р.Яавйт ' ,

Ведущее предприятие: А/О "Хикводокно" г.Санкт-Пзтербугг

Запита диссертации состоится и 7 "уехдВр-З- 1953 г. в /Л час нй заседании Специализированного Совета К.С63.67.03 при Санкт-Петербургском Государствен;!' ч Университете технологии и дизайна, а уд. 2*;1

Адрес-: I9I065, г.Санкт-Петербург, Е.Морскаи, 18

С диссертацией.можно ознакомиться л библиотеке университета

Автореферат разоолан " " ноября 1993 г. .

Ученый секретарь Специализированного Совета к.т.н., доцент •

I. ОБГАН ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ»

Актуальность текк. Условное .росанке ваянек-их задач еозро-¡¿¡Л!п; т.;хл«х.ч я колом ряда ее областей стало воэкоаяаи благодаря прагикчвсгску использование нового класса ароматических яоло-сон и пнч-еЯ, отличэясшхся высокой тепло-, термостойкостью, ус-гопчпг.оотьв к декогаив активных с род и радиации, и обдадахцих х.сокшгк » оаархаысокикк кеханическккк характеристиками» К нин вносятся волокна, и кцти полученные на основе ароматических по-жаиадог, политс^оз, полкзи’.'добег.зяктаазогов •/. др. Пра'Аяекто шннцх волокон и нитей позволяет создавать материалы и конструк-способные работать ч юироком 'интервале температур и нагру-юк. Однако длительные терничвские воздействия вызывают измене-ще их физико-механических характеристик.

При эксплуатации материалов и изделий из нитей иа основа роматических полимеров, важное значение имеет не только высокие еханические показатели, но к сохранение их при длительном тер-остарснии, пиззашюи дсаствивн ловинонних такпаратур (250-350°С), о сеть их термостойкость.

•'••смотря, на зчс’яиднус прчтичвску« значимость данниз о сохра-енни ><руан;:ческ!!х с^опсту л результате ддитодышх термических п?дв;»с?и;ь; для большшетм наиболее аерспектившас нитей м оспо-

о ироиатич«спкх полипе роя почти отсутствует. Анализ литератур:; сказал, что ;*>.исг;иеся исследования содержат э основком только трчьочкис сведения по изконони» прочности от температури, тогда '•¡л окспл;т гацаолнко показатели материалов и издеял*: существенно ¿висят тзкао от изменения деформационных свойств, нитей ( модуля ¡формации, удлинения при разрыве), работа деформирования до рзз-

• па и других характеристик. Кроме того литературные дашше на ¡■’Т гредстэз.’.ажгя о ториичео'ол сгопч^оти представителен одних !ассоа нитей на основе ароматических полимеров по сравнению с >угими, так как исследования отдельных авторов выполнена о при-■■нвиквм различних методов и а различных условиях, иногда вообгде Сг..Л!0реННиХ.

Так как термостойкие нити, ка основа ароматических полимеров, также материалы и изделия из них широко использувтся в самих здичних областях техник;: и бита, то оценка влияния термического зрения на механические свойства, является чрезвычайно необходи-

ной, ибо без неё невозможно отдать предпочтение какому-либо классу нитей на основе ароматических полнмероя и определить их пригодность в гех или иных условиях эксплуатации, с: о обусловливает актуальность проведения подобных исследований. ,

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с координационным планом НИР СПГУТИД по госбгдаетным темам: Ленте к

13.52 "Изучение новых задов химических волокон, текстильных материалов к разработка теоретических принципов оценки кх свойств, исходя из условий■ переIаботки и (эксплуатации" и Лентек . 34.1.6 "Прогнозирование и оптимизация проектируемих свойств принципиально новых видов текстильных материалов с экстремальными термическими и химическими характеристиками в. условиях переработки и . эксплуатации".

■ ЦеЛь к задачи исследования. Целью работы является разработка методики и исследование влияния длительного термического старения на изменение механических характеристик термостойких, нотеа на основе ароматических полимеров, а также сравнительная оценка их термостойкости. 3 связи с этик а работе поставлены сладугцие задачи: ' . • .

- исследовать изменение механических свойств термостойких и вы-

сокопрочных нитей на основе ароматических гто ли мерой при длительном термостарешт: установить характер учменения прочности, удлинения при разрыве, диаграмм растяжения, работы деформирования до разрыва, модуля деформации; '

- определить термостойкость нитей по комплексу механических по-

казателей и оценить кинетичес .ие характеристики процессов изменения свойств-при термостарении; - '

- разработать, методику, позволяющую комплексно оценивать термостойкость нитей на основе ароматических полимеров;

- оценить изменение дефектности и неравномерности свойств нитей

на t jhobb ароматических полимеров з ус; виях длил, льного термо-старе кия; .

- провести сравнение термостойкости основных видов наиболее термостойких и высокопрочных нитей ка основе ароматических полимеров.

. Методика исследования.В работе использовались как стандарт.- ■ ные методы испытаний, так и разработанные в диссертации. Термостойкость оценивали по изменение комплекса механических свойств

ПСИ рЗЗ-МЧЬ'КХ уСЛОЗКЯ.Ч ТеІШер^ТурНО-Гір-ОІ'ІОНПііХ БОЭДПИОТВ...л, з тзкм к-:-годами дицферснциадьиого термического анализа (ДТА) и гврмогравіп«етрипес!ссго анализа (ІГА),

ОСрсбс-хк.ч акоп.'зриявк’гальикх дашіих осуцеотЕлллась с арімь-¡¡егне:; ¡■';їтг,м".ті!':оскОі‘. стііт;:гї'ґих;;л V. г.орр-:.,.;.:Ц;;окпого аіі.ч--

г:.. :::> """ "С!лйК?ро:і:п:а КС С5С7" ";!скр 1СЗС'".

Нд:л»а.ч коулзіп. і! диссертационно;: гиС-оте;

- впервые систематически исследован;* кинетика изменении комплекса мохяничйсхих показателей (относительной прочности, удлинения ной сйаіпіий, їіьооти деформиоооанйв до рааркпа, модуля деформации,) и диаграмм растяжения при тескическом старании нитей на основе ароматических полиморов;

- разработана методика комплексно?, оценки термостойкости нитеи,

позволявшая объективно характеризовать их поведение при длительном термостарснии по совокупности разрывных.характеристик (относительной прочности, удлинению, работе деформирования до раз риза), и изменению модуля деформации; ' .

- определена термическая стойкость нитей нэ основе аромйтичес-сих полимеров, в том числе и новой термостойко!; нити тогилен, хо комплексу механических показателей;

- определено изкоиоиие внутренней (скритой) дефектности и пораз— ¡омерно'-ти механических оаоиств ‘хермостойких и высокопрочных ни-гей на основе ароматических полимеров в широком интервале врэые-«: термостарония по коэффициентам масштабной зависимости разрывах характеристик;

- показана ьзакмосвязь изменения масштабной зависимости разрывах характеристик (относительной прочности, удлинения при разрыве, 'словной работы деформирозания до разрыва) нитей и длительности •ериостарения. Выявлено, что показатели относительного удлинения іриразриво более чувствительны к услог-инк термостарения;.

■ изучено влияние повышенных температур на изменение деформаци» нно-прочностных свойств Термостойких и высокопрочных нитей на сноае ароматических, полимеров;

установлено, по изменению кехш./.ческих свойств ните и при тор-ост арекии и методами ТГА и ДТА, что существенное снижение проч-оети и деформационных характеристик происходит при более низких екпературах, чем температури начала теркоразложения оцениваемые [О потере масса л тепловим эффектах. ■.

При КТ ИМО Ц КИЯ 31111Ч И (! О ПТ I. И ри ЦЛ1Ш ЦК II р.::',ульт: I ТО!) и селадона-

ми:

- ра п работа! ) методика комплексной оцонкк чормастоиксити пите;!, которая иомольэуотся для оцонки иамииеиия иаханичоских слоист при та {¡моста [»¡ми. Разработашкт методика иироСироаана и иснодь-ауотеи и Л/0 "дг,«подокно", ШЮ "Хниаолокпо”, Костромской юхно-доги часком кно‘«1туто. ИьТН, СНГУТИД и других организациях;

- |\0' ||(1л;/'*»иш1Н ризульч-.чч'а:-; аоотапдина ццранонш.о даннао, икда-чаючио снадонин но изминати; нохапячаоких сааксчч! (стпоолтодьао!! прочное»: и удлинении ар,: разрнна, ртбота дмформнроианкя до раз-pii.au, подуди Д(у.[|Ормцц^и) чо;иостойких и нисолапрочанх ацтии да ссноы! аронатнчооких (¡олямхзрон.н усдомннх торкичоского старения при различна* тонаорач’урих. 1'чдооаао емдкнпп ¡»¡обходима для

и«бора оитммидышх ракииоо »«■{«работки и оксид уат»'-ш нктск й па-далий и а мг.х. Справочные дишши неродани для йсшш.эосании а А/О "Хикполокно", НПО "Химаолокно" и другие организации.

Апробация работа, Осношшс результата дн^сортац^оннон работа доклад!,надиа. к обсуждались на Мойдунироднои научно-тохничес-К«и конф,){•«.!• щ:и "Пробдоми раниития такстильной и легкой нрокша-доиности н оог.ромошах уо.чО№,их,,{М>1аноио, ЮЛ’.), на научио-тихни-чооком семииара"Механика и технология оадимарных к коыаозацион-1шх мито.р'.:алаа и конструкции” (Вологда, 1'392), аа Исзду народном конгресс» химических подокон "ПВ)ист.М -№ (Братислава,1992), ка науччо-тихничоскок' конфы{¡опции "Со»роко маис тендинции разпития технологии и тахаики. текстильного нроизлодстпа" (Йиа»ацо,1УУЗ), на засиданиях н семинарах кафодрц »атериадонодинт-; СШ'ЛЧ!Д. .

Публикации. Результата работа отралонм и чотирех нуодиканиях.

Структура И оочвм диссертационная работа, Диссорацаоиьии работа состоит из анадинин, вес".л глав, заключении, иш10,-^а, списка л”таратури и прилажено и. Осношю!: те 1Т диссщ« шип содержит 151 страниц, 6Ь рис., '¿А табл. Список диторатура нклычаот I Зч наименования.

. . 2. 0С1Ш1ЮЕ СОДНГдАНИЕ ГАЬОТЬ

Во пведояии оосононшш актуальность томи дисссртациошши работы, поставлена ноль и общие задачи исследовании.

. В парной глаип ироноден анализ диторатура п области структуры и моханичоских сиоИстп термостойких и высокопрочных нитой на

ОсіїОІІ» "(Ір6н:і1Иі|їїсЯк>і'ііОЛК«СрО!і"И ИХ ЯПНОІІОНИЯХ ІірИ" ДОЙС.’МНГ'ЯО- • Ш.ЙОШШХ ісгкяерчтур. Рассмотрсиш характеристики ря-

ди шітии па ос ноно иромитичоских иолиморок и мотодн ¡їх '¿орудо лати .

¡■.W'S.Y.'j £);?•* J«?ypM ПО'ЛіОJMJI шдолить ОС'*б«}ШИ>Є»> IIüKOTVpMX

?сгк,>.7го:,ккх к »исогопрочину ihrreft in 'осіетп»: <;г'’!*птйчспких «ojia-w- , üj-iiHiA.Hr. на т')иг/)г;ть , o'Joc.rKv; ■/ криткч'^'ли

емит^оти имоьмнон Дсіиішо ti-i терми миско и «іїоиміо'ги д>лшмх мито*» Откьчоно, ЧТО СІІОД'ЛІИИ.ГірИПОДИМИв И ЛИТОрЧ'ГурЧ, содоряит огроііи-чсімуа о;) «¡лопомі« лрочаосуи xjo« д>,кс;гииьм .т ом j я; і лічу-

pü, ÜO »0 СОДОрХ'іТ ДИНІШХ ПО ИГіИОПОІІИП /lijl.SOpKiJU'.IOIIIlUX характеристик її доі’/окті.ости, что м д.чот «огікітіооти огігоктішю оцоіціть к СрПШІ’.їТЬ TOpUOCTOIlKOC'Vb рОЗЛИЧІІНХ НИТОЙ ДШШОГО orjnntt. OfjOOHObil-на НЧОбхОДИМОС'П. СІЦОНКЯ тормосгойцости ПО KOHtUiUKOy ДОхаИИЧОСКИХ похааатолся. І! звклвчоиии литоратуріюго обг/ора сформулирадаим конкротнне золяч;і и сод вдовами.я.

#о второи гдаца диіш характеристика oöi.oktoü мсоі'одОьгінил и

КЗДОаОІШ МОТОДИЧОСКИЙ ОСОСОІШОСТИ <ірОМД«МИІ< ОКОП»)рИМ<»НТОІІ ,

Обтлктиіс: исододоііания лі.брглні миоокоіірочнкч и іврмоотойкіїч м;;""/., j)541'.<гч'ічг;і >ікніі»ц проимилмшостьо 1> і? (іОмШ-ГДОтЮМ И

ОГІЬТНО-!І')ОМі;:'и>:!.'ИО:.( И'ніГ.ТІіб>», КОГО рі:г: ИрИИ'іШК/ГОИ ДЛЯ KW« ряцлов

и ¿пд(;^!'и, гіг'.оіїлугггируомі,/ л ;,кс ^малмшх уолонихх: .'ірон'-ітичос-кио полкиодінчо - «ірмос. Сом, тогилон; ароматичоекчи «одними, .

<ігі >! — о рин 'І . мих.'ліііч'гскло ¿'і !.'; К"ґ- і і.' ';ті‘ ,".н нм^рмнммх

ПИТОЯ /КОІ'У '¡ли/іумі ці: ::і:иччііу.я:

Вид нити. ;.ян. ¡¡рОЧІПСТІ. K'^/,..n'ip. Удлининиі) КОГіф . р

ІІД011!,, текс Р.оііДоко »0 /ірОч/(. S-* t.% i/i у^им,

Лрмос газ 27Г.0 3,5 >,7

СЬМ ¿9,'і 2Т),0 5,1 'М 4,3

Арикид-Ї 29,4 м.о А.*» 9,7 1.0

Тогилон 29,4 35.0 1.А 12,1 3,1

Н робото иоподьзолали методики приніітнв ь т^кстильном мито-

РИ.ЧЛ0І)Г:ДГ;НИИ И Пр'.'Л уСЮ1 [ft НИЦО ft V'^TflX. ТчрИООТОЙКОСІЬ ИИТ«И OL'G MHJJiJ Лй 110 V.<;ТО/ИГО Н^ДДОйОіШЗД ЯІІ’ГОрОИ, в ТИГЛІ М<ЇТОД«К,і ТГЛ

и ДІЛ. Ойру^оті^у хіодуччіши/ дчинігх ooyt'oстидили ^ лримои'л'ихм ÄiM "Лтоктрок/ка ИС-СЬО’Г •/, "йскр.ч ЮЗОМ".

Третья глава посвяденз исследованию влияния термического старония но механические свойства высокопрочных и термостойких нитей-на основе ароматических подимороа.

В основной сети окспе {.¡тентов термостарение проводили при общепринятой текпературо 300°С но воздухе с экспозицией 10, 50, ICO, 150, 200, 250, 300 часов. Термообработку нитей осуществляли на жестком каркасе (перфорированной бобине) в термошкафу с регулируемой тоилературор. ряд исследований по термостаренив лр&зо-дили такъсо при температурах 275 и 325°С,

Лмннио по изменен»'..! разрывных характеристик исследуемых нитей при различном времени термообработки представлены на рис. I и 2. Из получи иных дашшх видно, что характер изменения разрво-ннх характеристик рассматриваемых нитон существенно различается.

Ужа и начальны'»! период термоетарения высокопрочных нктйй армос is Сом наблюдается значительное уменьшение как прочности, . .так и относительного удлинения при разрыве. При экспозиции 300 ч. длинно киги сохрангщ 7-8,2 от исходной прочности. Подобиин образом с возрастанием времени ториостарекпя уменьшается и относительное удл'-пйиие при разрнво. При этом закономерности процессов потери прочности и удлинения-в ходе уермостарония нотой ариос и СВК близки меаду собой. Поело 100-150 часов термообработки .оти нити приобретает косткость, становятся хрупкими, относительное удлинение при разрыве с данных условиях становится новее 1>'„ Вторая группа термостойких нитей: арикид Т и тогилен отличается более плавным, постспокнш снижением прочностных показателей. Леи этом в начальный лорпод термостарения прочность нити аримид-Т практически не изменяется, а удлинение при разрыве несколько возрастает, видимо, в результате дополнительного упорядочения структуры. Затек, с увеличением времени термического старения, удлинение нсти аримид-Т снижается симбатно прочности к посла 300 ч. термообработки при 300°С сохраняется б прочности и удлинения.

Начальное увеличение прочности нити тоги лги является следствием структурных превращений и самоупорядочения, вызванных действием полы ионной температуры, поскольку в процессе получения данная нить не подвергается термической обработке. Дальнейшее увеличение временя теркостаренкя сопровождается уменьшением прочности. После 300 ч. термостарения сохраняется 2h% °т исходной

Зависимость маркированного (отяооитедьаого) игмзнения прочности от продолжительности термэойрзботки при тьияературэ ЗШЭС

1-аркос, 2-CJM, 2~аримид-Т, 4-тоги.5ен; 5-13 - точки из литературных данных

Рис, I.

Зз.тпскдасть норкирэзашиго (относительного) üïxohskm удлинения арі рвзраге от продол» .'i.irrsjïbKOcïJî тзрмообработки пр; ЭОО°С

I-spwoc, 2-СВМ, З-эринлд-Т, (т-топ«сн, 5 - 'точкд из .їитературлих да нюх

Рис. £.

прочности. Относительное удлинение при разрыве нити тогилен непрерывно падает во и сом рассматриваемом временном диапазоне. При экспозиции 5С часов удлинение нити тогилен уменьшает*,* более,чем в 3 раза, по сравнении с исходник. ■

3 общей картине термостарснич относительное удлинение болое чувствительно к действию термостарения, чем прочность н поэтому з данном случае является важным критерием.для оценки термостойкости .читеи на основе а; оматических полимеров.

Изучено изменение модуля. деформации при термостарении высокопрочных и термостойких нитей ка основе ароматических полимеров. Изменение модуля деформации исследовали.двумя различными методами

- по начальной части диаграммы ''нагрузка-удлинение", при относительном удлинении равном 1£; - . • .

- по скорости распространения упругого импульса (;.;;устический

метод). ' • - .

Изменения механического модуля деформации; рассчитанного по диаграммам растяжения и акустического модуля деформации рассматриваемых нитей показано на рис. 3. ¿ля нити армос с увеличением времени те рмо старения наблюдается тенденция к снижению механического модуля, в то время, как .для нити СБМ величину механического модуля-мокцо считать примерно постоянной. Акустический модуль обеих нитей увеличивается. Очевидно, ото связано с возрастанием упорядоченности структуры. ■ .

. Для термостойких нитей аримид-Т к тогилен характер взнеиешя модулей деформации, полученных различными методами, практически совпадает. При- этом величина акустического модуля несколько выве, чем механического. Своеобразное экстремальное изменение механического и акустического модулей нити тогилен достаточно хороио согласуется с изменением прочности при теркостаревяи и с ивидно, также объясняется тем, что в процессе п лучения о;.а не подвергалась термовытяжке^ ■ • . .

Исследование работы,деформирования до разрыва в условиях термического старения дает более полную картину об изменении до-формационио-прочностных- свойств. Для сравнения различии* нитей использовали величину удельной работы деформирования (А^ ), которая может.рассматриваться, как обобщенный или комплексный показатель изменения механических свойств.' Данные по «вменении А„.

• ■ ■ • . уд *

при ¿ермостарении представлены в таблице I. Из таблицы-видно,

Зависимость механического и акустического мэдудой--------------- ---------

деформации от продолкотелькости тармзабработкн при 3OQ С

Рис. 3, I,J'- spwoç, 2,2'- CS«. 3.3’- аримид-Х.

( -ТОГИЛОИ, Г;;îirі1 J\ 2', 3', 4’ — ПО-ЯУ-ме>.!іі акустически» кетодан

Таблиця Г

*7 ^

’/.SKcnetwo удельной работы ¿еформирозакия (А,,„ 10 дк/ы-0 »иго;! і*"ч сс;-:?во арэааткчасякх по.^короь при рзлячком временя термостареїшя л условиях 200аС

;іл нити ¿ЇЙ!!" тер* Чи таре ни я, час

исх. ■ 10 50 ICO 150 200 250 300

рмос 71,9 38,7 10,1 2,6 . ІД 0,8 0,5 0,4

5М 75.6 26.5 6.7 1.5 1,2 0.5 0,2 0,2

'.■.:ыи~Т 37,7 41, 4 33,5 27.4 23,0 16,3 15,3 14,1

>г;иш» 43,6 42, б 12,2 4,6 3,6 1,2 0,3 Û.3

что. с увеличением времени термостерения работа деформирования до разрыва, высохолро.чных и термостойких нитей .снижается. Более интенсивно -.то выражено у потей армос, СВМ и тогалеи. По степа- . ни сохранения работоспособности нити можно расположить в убыва-всей последовательности: арикид-Т, тогилен, армос* CÖM, Таким образом высокопрочные нити армос и СЭМ к о нее устойчивы к длительному действие термического старения при 300°С. . .

На основании проведенных исследований показано, что судить

о термической стойкости нитей только по величине потери прочное. ти не корректно, как otj обычно делается ь литературе.. .

. В работе предложена' ке то дика комплексной оценки термостойкости нитей по совокупности механических показателей: относительной прочности и удлинению пр" разрыве, модулю деформации и работе деформирования до разрыва. Характер изменения :,арачисленных кеханичеоких характерийтик различен, эти различия должны учитываться ß зависимости от специфики применения нитей И изготовден-иых из них изделий. - . • • .. . - .

В четвертой главе приводятся, результаты исследования разрывных характеристик нитбй ка основе ароматических полимеров в условиях термостарекия при температурах 275* .300 и. Э25°С в одк-наковои, длительности воздействия. Результаты исследований приведены а таблицах 2 и Э. Полученные данныь показывает, что увеляче-. нив температуры, при прочих равных условия*, вызывает быстрое-снижёшгз прочности и деформационных показателей высокопрочных нитей армос й СВМ. В. отличии от них, термостойкие нити (аримид-Т* тогилен) характеризуются увеличением прочности по оравк'кию с .

■ исходной. Относительное-удлинение, для нити аркмид-Т, подобно прочности, тоже увеличивается. Снижение наблюдается лишь после 20 ч. действия температуры 325°С. Йз хассиатриваекых нитей по —змене-нию относительного удлинения выделяется нить тогилен. При. изие-нении температуры от 275 до 325°С оно уменьшается вЛ раза, ияе-довательно, е увеличениеи температуры снижение удлинения данной нити происходит значительно быстрее, чем прочности, что необходимо учитывать при оценке её термостойкости. Диаграммы растяжения, полученные после воздействий повышенных температур, показывают . . снижение работы деформирования, изменение модуля деформации и увеличение дефектности нитей армОс, СБМ, тогилен. Исключение составляет нить арикид-Т. . ■ . : ■ .

■ Таблица 2

Изменение рззргшшх характеристик Нитей на основе ароматических полимеров при различных температурах и времени термообработки И час*

Вид нити Темпера- тура, °С Прочность ?,. оК/текс Коэф.заряац, по прочк. Удлинение £,2 Коэф.зариац. по ^длин. • >£<>

. . 275 - 220,5 -. 3,1 3,6

АрмОо Ш . 176.5 . 7.4 -. 2,9 »,6

325 63*5 13.1 . 1,3 16.3 .

275 169.2 4.9 .2,9 6.2

сзм 300 137,0 &,1 2,3 ; 7,9

325 103,9 . 6.9 1.6 8,3 .

275 51,3 М 10» 9 / з,4

Арюад-Т , 300 49,8 ■ - 1,5 .: 10.5 г,г

325 47.6 . 1.5 ;■ ■ 5.© . 3,5

.275 ' 45,6 1.« 10.7 3,1

Тогилен 300 . 45 Л 1.3 8.3 • &.г

325 АЗ, б 5,6 2.7 т

Таблица 3

Изменение разрывных характеристик нетей нз оснзао ароматических подкмеров при различных температурах и з реме ни. термообработки 20 чао*”

Вид нити Темпера- тура, °С . Прочность Кооб.вариац. Р(сН/теКсп0с^чи- . Удлинение .' М\- . Козф.вариац по удлин. 0£,>. ■

275 206,9 3,0 3,0 2,4

Армос 300 . 148,2 8, ? 2,5 ■ 8.4

325 57 Л. 12.4 : 0.9 . 12.9

275 151,4. ,. 5,7 . г,5 6.9 .

СВМ ■ ■ 300 • 108, А М 1*9 3.4

325 74,8 4,4' ¿,2 6.7

275 52.2 1,6 10,4 2.5

Аримид-Т 300 : 52,1 • - 1.5 • -■ 9,9 2.6

325 46.9 2.8 9,1 3.7 .

275 . 41.1 , .0,6 10*2 4,5

Тогилен 300 44,2 3,1 . ' ■5,1 *,7

325 ■•:. .36,4 , 4,6 • г.4 с, 4 ,

., . Исходные значения разрывных характеристик данных шгсеи приведены ранее. ■ : •••.'; ■ . ' '

Пятая- глава посвяпека исследовании неравномерности и внутренней (скрнтзй) дефектности нитей на основе ароматических по-л'/коров при термоетареиии по козффнциентам иасатабной зависимости. разрывных характеристик. '

Зксаеримсктальными исследованиями различных видов нитей установлено, что зависимость относительной прочности (?'), удлинения при разрыве (£.*) ■' условной работи деформирования, характеризуемой произведение« (?’■£*), от длины испытываемых образцов, является степенной и имеет вид:

?'=аР-1:6р ; £*=о£-1‘6‘ ; г-е *ам-С*рь

в логарифмических координатах зтн зависимости спрямляются:

Кр - 3^1 ; А£ - В£Єпи ; 2л ?*£*= Ар., - Вр.£йіІ-

где А . А,, А„,, 3_, Вг, Вдг - экспериментально определяемые

г С . г ’С Iі V * С ^ , .

коэффициенты, ■

Данные коэффициенты определена в указанных ранзе условиях тер-моотарепмя для всех рассматриваемых нитей. Часть из них приведена в іайгиїй Ч. ,

Таблица Ч

Параметри у.расне ий Л'/.нейноу. регрессии масштабного эффекта механических характеристик нитек на Основе . ароматических полимеров

Вид нити Бремя термо- ¡часістабике коэффициенты

<г ЛЛ* Г) Г* ✓*А/ О* “Г- , час Ае Зо А. с й6 АР-£ Во-е '

Армос ИСХ * 10 5,745 5.Є22 О.,024-0.Ю5 2,656 2.531 0,285 0.243 4,103 3.747 о.зп 0,343

сьм исх. 10 5.549 5,537 0,015 0,106 3.087 2,209 0,278 О, ¿28 4.027 3,і 42 0,293 0,334

Ариияд-Т исх. 10 4,026 3,996 0,026 0,02с 3,006 2.840 0,121 0,033 2,403 2,225 0,145 0.103

Тогилен исх. 10 3, 839' 3,974 0.045 0,027 3.041 3,417 0,092 О..203 2,885 2,755 .0,139 0,229

К^эф^-ицаевты линейной корреляции в кавдом случае находились в. пределах 0,71 - 0,59. ' . • ■ '

«!змейениё'наситобнвх' загис1Ш0сте;гразр1кт1Х rspajr»«pi*cTi<K — -от длины встячйшемого серэзиа при тегмоетзрек;:и покизг.чо на рис. 4. и 5. на примере нити зрмос» .

3 коовтабнвх зависимостях разрывных характеристик к'чс,‘.*и-фтскти Ар, Л^, Ар соотгбти-гзуьт эхеграяолкрззакздсх si’.av: »tnr.tt прочности, относительно;: де^зржщйи » у-яозной гз6**а яо-’юрми- • роазн;:ч до разрыва ира кэчсо I с;: я мог;т расс,-,зтрхг>а,!'Ье/; кяк

усл<5В!шо характеристики авханачееких саа«от.а л;;и,; с как-": иг.от'мгттгьнпй дОфвКТКООТЬ» Я ДаЯНИХ }'СЛО£йЯХ' ТврМОСТарвЫКЯ» Когф-$кш»*>чтм Ва, В£, й_ , ейяуашто о rwüja-'iv.v.i.:;; :cpcr::'!:c'~i:»rrn • механических характеристик, определяя? степень внутренней (скрытой) дефектности нитеи. Увеличение значений Ьр, 3^, Зр ^ соответствует увеличению дефектности и неравномерности иссяедуейах нитей. '

, Отмечено, что возросшая хрупкость нитей ариос» СЗМ я тогк-лен после IC0-I50 час.- терйостарекий не позволяет получать'мао-штабные зависимости разрывных характеристик. Показано, что нас- ’ ьт&бкые :-3~vn;!K0c*nT относительного удлинения, и' условной работь! ' геформиройаии)! до разруба »краже v.u склм'.ес, '».ем иасктэбные oi-С&кгы прочности. Ло значения* иасггвбанх ковДОясйентоэ иегагно-»•еркоегь и де4'?кт кость uv г л на oennse ароматических. лодакер«* увеличивается с увеяичвнкви ир?кйШ! к температур;: обработки.

Проведена токло оценка до-:; скупости к нераызкернзетй изученных нитей по изменений козг^ициептоз ьэриа'цик разрыаиах характеристик от продолкктслькости т^ркосч-арения. Эти результат« яод-тверэгдак? дйннкв по изменения мосстабних хоэ4ч*й0ао!Я-ов, но понос удобны для корректной оценки ВТ Тронной дефектности нитей при теркостарении. ' •' ■ • • •

В се стой глапе иселвдояанн температурные характеристики ки-теи иа основе ароматических колкиероа методами 1ТА и ДТА. По данным методов ТГА и ДТА; о про да дени- температуры удаления летучих продуктов, качала разложения и температуры 45-ой потреи массы, ■ характеризуете термостойкость исследуемых Нитей.

Анализируя данныо прнздденнг.« э гл. Ч и полученные т^о/.п-ми TfA и ДТА следует, что »одашчвехяе свойства нитей на осяс-и ароматических «олииероя начинает изменяться при более ккгл: ;t т<, пературах, чем температуры начала потери кассы и появдеда-: nopatypHMx эффектов. .

. Изменение <косстабн-эй заалсимости относительной прочное»» и удлинен!« при разрыве нкти армос от времени термохимического старения при 300°С

Р*'еН/г«*Л /•

I Г исх., г - 10 ч.. 3 - 50 ч., 4-100 ч., с - 150 ч., 6 - .200 ч. .

Рио. **

йзненение каои;гайнок зах^симосгх усдовпо-.-. ps,coru деформирована» аз рагркз.* н;п':; -}р.;ос от >ь гл.. : тормкчйсйогэ отаг.5нлл nr,.', чекпсрптуре ЗОО^С •

р- С ■ 10/‘, Л*Лг

}п 'М

\

\

!

О

-V

г.«*

2 - 1C 3 - 50

0 ч,0 5,0

•!.. ‘г - ТОО ‘¡.

6,0 In ^

г;:с.

Крзко того, ско;:сс'п:х нзх

а данной v.«2e по хсиним Т;Л, опятам пр;: рлг-:о - 5 .ТО расгчитьни :с;:!:от»ч^л;ий

Н1р!>;;-Э‘гги,.‘ згйрг;:!! а:а::пац:!!‘ :< констяш:: ,грэ:;<?сcon то;.~

мэра^::. С.:с;'0 гиь^кглльно уста:-!С'ВЛ(;3!!;аг. гояисаи«<ягь кон-CTCiHTii CKOpJeii: рО'5КЦ;и: ОТ T-'iKriOjpJTypfi ■•(.рй'ПЗТСЯ ура3;1е;;ке!'!, киоюаим вид, аналогичный уравнении Арри;:;;уса:

К * Z ехр (_ V8T)» . .

тла К - (сонетзита скорости процесса,«--1; ^ '

2 - прадэксповевдиаш&й «ияшятсзд, с-*;

Е - энергия активации, кйй/иоль; *

К - универсальная газовая постоянная, Дй/ррад*йоль; ,

Т - температура. К.' ■ ,

сто уравнение достаточно тт-шо oratcusac? ?е:-шйргтурку*> ззякек-мость константы скорости л иироком интервале температур, "э-лучеиние расчетные заачениА гфимдони 3 'таблице 5. Тякик обраао* 1ГА позволяет давать кодичвс«й»шу» характеристику прцесг '• Термической деструкции в айда значении В и К ураавсяял Apr-,11'-уса. По полученным кинатичоским параметра« можно прогниаоромть

• ' Таблица 5

Параметры уравнения термодострукции.рассчктатшо по данный ТГА, соответствующие потери кассы

Вид нити Время термо-стареш’.«', чао энергия активации Е.кдж/коль Предоксио-НеНЦ.КНО!*. 2 , с-і Константо скор.роакц. К, с- і

О . • 51 7.69«10-й 0,214

Армос 10 ' 220 5.92-І0-К 0,506

0 59 1,65 «КГ8 0,250

СЗМ • 10 166 2,03*10-12 0,370

0 116' г,55'ІО-їо 0,301

Аритщ-Т Ї0 116 МЗ«10~У 0,25.0

0 2~6 4,36'КГ17 . 0.634

Тогилан 10 369 3,69«1<Г?-7 0,955

к Принятые в литература условия.

процессы териодострукцки -при различных температурах.

, В заклпчении проведено обсуждение репультатсш исследоаа-ний.дани рекомендации по их практическому применение.

ЇІМ ВОДЦ .

I. Изучена влияние термического старения на механические свойства нитей на основе ароматических полимера (арыос, СгіМ, ари-кид-Т, тогя-тен) при различных темлературно-врененш« услодиях. '<■> Разработана мотодкиа оценкя термостойкости пито и по изменение комплекса механических свойств при термостарении.

3. Проведена оценка термостойкости исследуемых нитей,при различных температурно-врекенных условиях, по совокупности механических характеристик: относительной прочности, удлинению при разр/эе, работе деформирования до разрыва,'модулю деформации и диаграммам р^стяжения'. Зто позволяет сделать ііракткческио рекомендации г.о оптимальному приненеиию отих ниток,

4. Го тьрмостау.ко-ти и:,ученные нити располагаются в убываний

ряд:ариі-іид-І, тзгилец, ариое, С.^М. ї'икни образом высокопрочные нити аркос к СаМ «ьнее умойчивы к длительному деистлив повышенных татратур. • .

* Новым подходом к. оценке дефектности к неравиокерности яысо-хопр^'ншх и ториостойг.кх нитей на основе ароматических полиме—

у ;.:і'ї—пт:о■ ¡¡і:у;;Ю::;:я:< ",иг>с”:ї ¡онгіі, ггу.т'.опі. няучеиот мас^їаСиой ііі;.:с::і;ос'-": іг.х ..ар.ічт'.-. .іс—

■д.-,;:. ;/і і і.;:. :: г. ■' <: \ооти, уд-

лііі; іі;;" ^'.грьЧ'С и уг;до:;:і X: р^ОТ',; /,■/. зр/ рлУ;;::;: до

; • . . ■ . ; ”. "чТГЮ'ІТЬ , '1 ГПККО ИСраВНимкрпООЇь ОЬОііС',';' і:;:~

псрптури тормос.“їа]лііиі,. д.т' .¡V'

г...услоакои работа .де£оржроЕгы:ия и относительного уд~

;.ДГ.....•••!!* М*.« *.-у»«-тв

прочности. ,

С. ІЛ'.сраио изучено изиснош'е квханпчвскиЯ сгіО«стп и дефектності! мо.-ои тирмастоїжон іглч'л торклші а процессе тормоотароиия.

7. По даинги котода 1ГА для нэтск армвс, СЗМ, аріияд-ї, тогалсн рассчитан« кшютичоскио параметри процвосоа торккческоа деструкція::. анергии активации и хоисганты скорости реакции, что позволяет прогнозировать лроцосси тврмоетар. ■:>:«. '

П. !.‘о з»;?;»ьч':«таі4 проведенных исследования термостойкости КЙ-

:;Г .“С-' Д".'?;.;:'. п:-"! ’.-Ч- г,Гї:.і’.'>;!^г ч"0 су?ХСТ2«Н-

і - ■ !•■ ! ; .и. і о" ."V :; -1 г'; >;-< ;р: Оог.зс !':!м:нх

•д..;-,., ’""і тог;,''р'і,:у;.'.. п'ічал-д раалой.с-”.'.1;, о і; ■! ч л ■';: • :'''ТО,.,ч:.ч! ТГА г ДТД.

;;■ г: рЧулЬТПЧі 1.0 !чд С'4ОІ,:Гі"і (от-

інлн.'.чіт,! уд.-іш<;. н>:>; др. р:<рпг, г'о,;оті.’ /і. ' : рм'.’,~ ;.-о.до ;■> г иоду':я доррлциі!) и диаграмм растй:^)м:л,

п р.чялкчанх условиях тгчліОсуар.'.мк. обосдриї; ь ихлв спрэзошшх дашшх, киторыа ив обход: мл учктмті, при виборе 0птик;ь".ькі;.ч ре->:импп переработки, и охсплуатация исследуемых нитей и издали«

ЯП ¡¡¡IX. ' • ■ . .

10. Розу «.тати ир-эл.'дониок рас от і; раз работа шшй методика ¡; с—

пользуете»; к радо организации: А/О ".Кимволокно", ШЫ "Хи::волс. -но", СПГУВДД, Иаановском текстильном и Костромской тохкЬлогическом институтах. .

!!•' «атч: ралам дпссергацк» опу&шкакпш следугаие работы:

1. Н.іі.К-’п «накоїш, С.Л.ЬчпаютяК.У.Гуроеа, iJ.rt.ijaxfy.fJ. Хрупкость я '•'і(Ч')Т,чгіная заииоимость механических свойств угдр-родиих и акн-.идннх ;■ ксокомодульних армируских волокг-// Нсхп:іг-ха и технология аолиг^раих и композиционных катер налов і: коа.’Т-рукиий: Тез. докл. научи, секинзра. І-б хенп 1992.-Вологда,х£62. -С. 59-60.

го

2.Klyuchnikova M.V», Gtircjva E.У.,Baranova 3,A,Failure rate and scale offekt оt ¡¡¡eohanioal properties of choaioal fiipsra, threads end yarns.//ZborniK prednasok so YII Medzinarodnsha Kon-gresu "WBSICB EM-92” - CS3R,Bratislava, 1 J92.-3Л26-129.

3.• SapeaoEs C.A., Шрсяелкан К.S., I^posa 3.L-., iaxpysea

В.И., CspivoE Д.А. 13лляк::5 гергстесюк воздеЛстэ^; ка сеоЛсгбз еро.'.*ататаск:и: волоьок и секотегяы:ах катврхалоз// Тег, докл. ;,йГчДукер. :;о:;д. "Тезсткльяея хакшз",- 20-^Ь октября 1£-$й г. -Игаково, ISS2. - С. 42. '

4. IVposa B.C.Перепёлкин ,К.В. V Барзноза С.Л. Вззжпге ггр;.;остарэ!л:я иа ¿¡гхаетчёскке сээйстьа ерокагачоскэ: ките-;; к •ritaiieii на их оснозг // Современные.тездекгда роззккш технологии i; технзхл тскстплького производства : Тез. докл. ^е;эднар. ка-ута.-тешЕЧ. коко. - 18-20 ноября ISb3 г.-Уязаноьо, IS to.

5.‘ Перепеякпн K.S., Ту роза 3.D., Баранова С. А., 1-йдягн А.?.

Когляаксная сценка гершстойкости аро.-.-.аткчесх::;: натей// Хам. волокно, ISS3. , ,' • ■ . -

Подписано к печати 24.10.93. Формат 60хв4 J/Z6. Печать о^сеткая, Уч.-и«. п. 1,1. Печ. л. 1,2. Йаказ {?/

Тирак 70* Бесплатно.

Отпечатано на ротапринте СЛГ7ТД

I9I028, С.-Петербург, Кохояая, 26 . .