合成纤维织物经过热定形后,形态稳定性获得提高,其原因和纤维超分子结构的变化密切相关。在玻璃化温度Tg以下,纤维无定形区大分子链中的原子或原子团只能在平衡位置上发生振动,分子间作用力不被拆散,链段亦不能运动。当温度高于Tg时,分子链段热运动加剧,分子间作用力被破坏,这时若对纤维施加张力,分子链段便能够按外力的作用方向进行蠕动而重排,保持在张力冷却过程中,相邻分子链段间在新的位置上重新建立起分子间作用力,冷却后这种新的状态便被固定下来,使纤维或织物获得定形。这种定形效果只是暂时性的,当纤维或织物在松弛状态下受到热、湿或机械单独及联合作用时,原来的状态便遭到破坏。
图6-22 纤维中晶区大小和完整性示意
合成纤维获得永久性定形的效果与纤维结晶区的含量、晶粒大小和晶体完整性等变化有关。热定形温度实际上是介于纤维Tg和Tm(熔点)之间。一般所说的熔点是指纤维中尺寸比较大而完整的晶粒熔化所需的温度,实际上涤纶或者锦纶的结晶区是由大小和完整性各不相同的晶粒构成的,其分布状态如图6-22中标明“原来”的曲线所示。大小和完整性不同的晶粒有各自不同的熔点。在温度为T1下进行热定形时,纤维中比较小而完整性又比较差的结晶(图中“原来”曲线中阴影部分)发生熔化,比较大而且完整的结晶则会增大或变得更为完整,因而纤维的结晶度得到提高,这样便使晶粒的大小及完整性的分布达到了一个新的状态,如图6-22中标明“T1以后”的曲线所示。经过T1定形后的纤维,在松弛状态下假如再经过T1及低于T1的温度热处理,由于纤维中已没有能够熔化的较小尺寸的结晶,所以原定形效果并不改变,即获得了稳定的形态。如果纤维在一定的形变状态下经受更高温度如T2热处理,则可在新的状态下获得更高的尺寸热稳定性。(www.xing528.com)
水或其他溶剂的存在会使纤维及其晶体的熔点降低,这就是在较低温度的湿热定形便可获得较高温度的干热定形效果的原因。
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