Fibrele textile au o structură complexă, care este compusă dintr-o structură moleculară, supramoleculară și morfologică. Majoritatea fibrelor textile constau din compuși cu conținut molecular ridicat - polimeri. Polimerii de formare a fibrelor, adecvați pentru crearea fibrelor textile, au anumite caracteristici structurale și proprietăți.
Macromoleculele polimerului care formează fibre sunt formări lungi flexibile, constând dintr-un număr mare de unități repetate care se leagă prin legături chimice. Numărul de legături, numit gradul de polimerizare, variază foarte mult în macromolecule - de la câteva sute la zeci de mii. Lungimea macromoleculelor este de sute și mii de ori mai mare decât dimensiunile transversale ale acestora. Într-un singur polimer, macromoleculele au o gamă largă de variații de-a lungul lungimii lor.
Macromoleculele de polimeri formatori de fibre diferă nu numai în ceea ce privește compoziția chimică, ci și în structură (Figura 1.1). Structura macromoleculelor diferă în funcție de tipul de legături și de ordinea distribuirii acestora. În polimerii liniari sau în lanț, unitățile din aceeași specie sunt situate de-a lungul lungimii macromoleculei. În copolimerii liniari există o alternare regulată, neregulată, bloc a stelelor a două sau mai multe specii. Unele tipuri de polimeri au macromolecule cu ramuri laterale de lungime și complexitate diferite. Dacă se produc legături chimice între macromolecule vecine, se formează o structură tridimensională a rețelei.
Fig. 1.1. Scheme de structuri macromolecule (conform lui JI, M. Pyrkova):
1-3 liniară cu lanț drept (I), lanț zig-zag (2), lanț ciclic (3), 4, ramificat cu ramuri scurte (4) și lungi (5); b - scara; 7 - plat; 8 - bloc liniare (bloc-copolimer), 9 - ramificat cu blocuri grefate; 10 - plasă (tridimensională
Grupuri funcționale Chiem, etc. Mobilitatea dă flexibilitate macro-moleculelor, capacitatea de a lua o altă formă de poziție în spațiu. În funcție de influențele externe, cum ar fi forța termică, forța, forma aranjamentului macromoleculelor poate varia. Flexibilitatea macromoleculelor determină în mare măsură întregul complex al proprietăților polimerului.
Macromoleculele din polimer nu există în izolare, ele sunt în interacțiune cu macromoleculele învecinate. Caracteristica caracteristică a compușilor cu înaltă moleculară este diferența evidentă în caracterul legăturilor de-a lungul lanțului macromolecula și legăturile intermoleculare. Energia legăturilor intermoleculare (hidrogen, sare, chimice, forțe van der Waals) este mult mai slabă decât energia legăturilor chimice intramoleculare. În anumite condiții, sub influența umidității, căldurii și efortului, legăturile intermoleculare pot să slăbească, chiar să se descompună și să se reconstruiască din nou. Aspectul, cantitatea, energia totală depind de compoziția chimică, lungimea și aranjamentul reciproc al macromoleculelor. Interacțiunea intermoleculară este cea mai mare, mai lungă și mai directă a macromoleculei.
Polimerii care formează fibrele se referă la compușii fibrilați în structura lor supermoleculară. Conform conceptelor moderne, macromoleculele expandate sunt combinate în pachete liniare, în care sunt aranjate în serie paralel unul cu celălalt datorită acțiunii forțelor intermoleculare. Legăturile individuale și fasciculele de macromolecule formează microfibrili, pe baza cărora se formează agregate mai mari ale structurii supramoleculare-fibrile. Microfibrele sunt caracterizate prin mici dimensiuni transversale, egale cu mai multe distanțe intermoleculare și cu o lungime care depășește lungimea macromoleculelor. Microfibrele în structura lor sunt eterogene și au părți cristaline și amorfe care se alternează de-a lungul axei microfibrilului. Tranziția de la regiunea cristalină la cea amorfă are loc treptat printr-o serie de forme intermediare de ordine. Raportul dintre regiunile cristaline și amorf în polimer se caracterizează prin gradul de cristalinitate. Natura alternării, mărimea și gradul de ordonare a regiunilor în microfibrili depinde de tipul piramidei și de condițiile de producție a acestuia. Macromoleculele cu lanț lung 1 Se pot trece printr-o serie de regiuni cristaline și amorfe, 1L chiar migrează de la un microfibril la altul, învecinate, le conectează ferm în structura fibră. Mai multe variante ale structurii supramoleculare a microfibriliilor sunt cunoscute, care sunt caracteristice polimerilor de natură chimică diferită (Figura 1.2). [Structura morfologică sau microstructura a fibrelor textile este un nivel inferior și include în sine o structură externă și internă.
Fig. 1.2. Scheme de structuri microfibre (conform lui LM Pyrkov):
1 - modelul Gromov-Slutsker al unei structuri cristaline ideale; 2 - modelul Hozeman-Bonar pentru polimerii cristalizabili cu lanțuri flexibile; 3 - model pentru proteine fibrilare (macromolecule in forma a), 4 - acelasi (macromolecule in forma p); 5 - model pentru fibră orientată amorf; b - modelul de Hirle pentru fibrele periferice pentru polimerii rigizi; Modelul 7-Hess
Grosimea, lungimea, forma transversală, tortuozitatea, caracterul de suprafață sunt purtate; la structura internă - laminare, porozitate, prezența canalelor sau miezurilor, o combinație de polimeri diferiți. Structura morfologică cea mai complexă este posedată de fibre naturale, de exemplu lână. În ultimii ani, fibrele cu o structură morfologică complexă (goale, stratificate, combinate) apar din ce în ce mai mult printre fibrele chimice.
Elementele structurale nu umple complet volumul de fibre, între ele sunt micro-goluri, pori. Cauzele și dimensiunile porilor pot fi diferite. Porii, care au apărut datorită aranjamentului liber al macromoleculelor, au raze de ordinul 1 ± 2 nm; razele porilor, care au apărut din cauza ambalării non-dense a microfibriliilor, fluctuează în limitele a 3 ± 5 nm, iar razele porilor dintre elementele mari ale structurii - fibre-lams - ajung la 10-15 nm. Există, de asemenea, formațiuni mai mari (goluri, pori, fisuri, canale) asociate cu caracteristicile morfologice ale structurii fibrelor. Porozitatea structurii determină o serie de proprietăți fizico-mecanice ale fibrelor, rezistența lor, abilitatea de a absorbi lichide, umflarea, colorarea etc.
Principalele caracteristici ale proprietăților fibrelor și filamentelor. Proprietatea este o caracteristică obiectivă a produsului, care se manifestă atunci când este creat, operat sau consumat. Există caracteristici calitative și cantitative (atribute) ale proprietăților cu dimensiuni. Indicator (parametru) - exprimare cantitativă (numerică) a caracteristicilor proprietăților produselor.
Fibrele textile sunt caracterizate prin proprietăți geometrice, mecanice, fizice și chimice.
Caracteristicile proprietăților geometrice ale fibrelor. Principalele proprietăți geometrice ale fibrelor sunt lungimea, grosimea și forma secțiunii transversale și a axei longitudinale, care au caracteristici corespunzătoare. Forma secțiunii transversale este determinată prin descrierea structurii fibrei și a recunoașterii acesteia.
Lungimea fibrei L, mm, este distanța dintre capetele fibrei îndreptate.
Măsurarea directă a grosimii fibrelor și a filamentelor este dificilă, deoarece formele transversale sunt foarte diverse și complexe. Prin urmare, grosimea fibrelor este caracterizată de cantități inerțiale.
Densitatea liniară T, tex, este exprimată prin masa unei unități de lungime a fibrei și este determinată de formula
Aria secțiunii transversale S, mm2 este, de asemenea, o caracteristică a grosimii fibrei sau a firului și se calculează prin formula
Unde y este densitatea substanței fibre, mg / mm3.
Dacă luăm secțiunea transversală a fibrei aproape de forma circulară, putem determina diametrul nominal Dycjl, mm,
Forma longitudinală a fibrei este caracterizată printr-o criptare - numărul de rotații pe 1 cm lungime, calculat cu tensiune, corespunzând unei mase de fibre de 10 m.
Caracteristicile proprietăților mecanice. Proprietățile mecanice ale fibrelor se manifestă atunci când se aplică forțe externe, dintre care forțele de tracțiune și îndoire au cea mai mare valoare. Atunci când forța de tracțiune este aplicată la distrugerea completă a fibrei, se determină următoarele caracteristici.
Forța de rupere (sarcina) Pp, cH (rc), este forța cea mai mare experimentată de fibră în momentul ruperii sale.
Stresul de rupere p, MPa, caracterizează sarcina discontinuă, pe unitatea de suprafață a secțiunii transversale; este determinată de formula
Sarcina relativă de rupere P0, cN / tex (gc / tex), caracterizează sarcina de tracțiune pe grosime a unității:
Atunci când se aplică o sarcină de tracțiune, fibra se deformează, schimbându-și dimensiunile. Deformarea este estimată prin următoarele caracteristici.
Rezistența la întindere absolută / p, mm, indică creșterea lungimii fibrei în momentul ruperii:
Elongația relativă a tracțiunii ep,%, arată cât de mult din lungimea inițială a specimenului este elongația absolută în momentul discontinuității:
Odată cu aplicarea forțelor de tracțiune, deformarea totală și părțile componente (componentele) sunt determinate mai puțin decât discontinuitatea și descărcarea ulterioară și odihna.
Deformarea completă Sexul,%, reprezintă deformarea pe care fibra le dobândește până la sfârșitul perioadei de încărcare.
Deformarea elastică reprezintă partea din deformarea totală, care aproape instantaneu (în zece mii de secundă) dispare când forța externă încetează. Este o consecință a efectului unor mici modificări în distanțele medii dintre legături și atomi de macromolecule, menținând în același timp legăturile dintre ele.
Deformarea elastică e,%, reprezintă partea din deformarea totală care apare la încărcare și dispare după descărcarea treptată. Este asociat cu rearanjarea și modificarea configurației macromoleculelor, care, după cum știm, se desfășoară în momente diferite.
Deformarea plastică este partea nedovedică a deformării totale. Este cauzată de deplasări ireversibile ale elementelor structurale ale fibrelor și ale macromoleculelor individuale, precum și de eventuala ruptură a macromoleculelor sub acțiunea forțelor exterioare.
Deformarea elastică a părții de deformare elastică și o manifestare foarte mare viteză constituie bystroobratimuyu deformare totală a componentelor, din material plastic și partea elastică, cu o rată foarte scăzută de dispariție - rezidual component al, restul de deformare - medlennoobratimuyu.
Elasticitatea fibrei arată cât de mult este partea ei reversibilă în deformarea totală; cel mai adesea este exprimată ca procent.
Caracteristicile proprietăților fizice. Principalele proprietăți fizice ale fibrelor includ proprietățile higroscopice, termice, rezistența la lumină etc. Proprietățile higroscopice - capacitatea fibrelor textile de a absorbi umezeala - sunt estimate prin umiditate maximă reală, condiționată.
VF umiditate reală,%, indică porțiunea ce a masei de fibre uscate a umidității conținute de acesta la presiune atmosferică date condiții:
Hf = 100 (m-mc / mc,
Unde m și n sunt masa, respectiv g, a fibrelor înainte și după uscare la o masă constantă.
Umiditate condiționată WK,%, - umiditatea fibrei în condiții atmosferice normale (temperatura aerului 20 ° C și umiditatea relativă 65%).
Umiditatea maximă (higroscopicitatea) Wm este conținutul de umiditate al fibrei la o umiditate relativă a aerului apropiată de 100% și o temperatură de 20 ° C.
Proprietățile termice ale fibrelor caracterizează comportamentul acestora atunci când temperatura se schimbă. Acestea sunt evaluate prin modificarea proprietăților mecanice ale fibrelor.
Rezistența la căldură este temperatura maximă de încălzire la care se observă modificări reversibile ale proprietăților mecanice ale fibrelor; Cu o scădere a temperaturii, aceste schimbări dispar.
Stabilitatea termică este temperatura deasupra căreia apar modificări nereversibile în structura și proprietățile fibrelor.
Rezistența la pungile de lumină caracterizează capacitatea fibrelor de a rezista efectului distructiv al luminii, oxigenului în aer, umidității și căldurii. De obicei, se estimează din modificarea indicatorilor principalelor proprietăți mecanice după expunerea pe termen lung la toți factorii de lumină.
Caracteristicile și proprietățile chimice. Proprietăți chimice în ondulare caracterizate prin rezistența lor la acizi, slit-lochey și diverse substanțe chimice care sunt utilizate la fabricarea materialelor textile (de exemplu, în procesul de finisare), iar elementele de funcționare (spălare, curățare uscată, etc ..).
Trimiteți-le prietenilor: