聚甲醛熔体纺丝的流变性能研究
聚甲醛结晶过程的流变学方法探索
第３０卷第６期化㊀学㊀研㊀究Ｖｏｌ．３０㊀Ｎｏ．６２０１９年１１月ＣＨＥＭＩＣＡＬ㊀ＲＥＳＥＡＲＣＨＮｏｖ．２０１９聚甲醛结晶过程的流变学方法探索李润明，李梦情，张予东∗，常海波（河南大学化学化工学院，河南开封４７５００４）收稿日期：２０１９－０８－１０．作者简介：李润明（１９７３－），男，副教授，研究方向为多尺度复杂流体的流变行为探索㊂∗通讯联系人，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｙｄ７１＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．摘㊀要：使用流变学方法小振幅振荡剪切跟踪了聚甲醛降温结晶和升温熔融的动力学过程，结果表明流变学方法也是测定结晶㊁熔融温度的有效手段．转变温度可由动态储能模量的起始偏折点进行标识；而对于恒温结晶过程，流变学方法可由动态储能模量对时间的演进得到结晶过程中的相对结晶度，进而使用Ａｖｒａｍｉ方程拟合获取结晶动力学参数，还可将结晶过程视为物理凝胶化过程而使用凝胶化时间标示结晶过程的快慢．关键词：聚甲醛；结晶；动态模量中图分类号：Ｏ６３１文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１９）０６－０６３５－０５ＲｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅＬＩＲｕｎｍｉｎｇ ＬＩＭｅｎｇｑｉｎｇ ＺＨＡＮＧＹｕｄｏｎｇ∗ ＣＨＡＮＧＨａｉｂｏＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４ Ｈｅｎａｎ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｎｏｎ⁃ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｅｌｔｉｎｇａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｗａｓｔｒａｃｅｄｕｓｉｎｇｓｍａｌｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙｓｈｅａｒｔｅｓｔｓ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｗａｓａｇｏｏｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ．Ｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｏｎｓｅｔｏｆｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｄｙｎａｍｉｃｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｉｔｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｒａｔｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｍｐ．Ｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔｏｒａｇｅｍｏｄｕｌｕｓ，ａｎｄｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｔｈｅｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｕｓｉｎｇＡｖｒａｍｉｅｑｕａｔｉｏｎｏｒｔｈｅｇｅｌｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｕｌｕｓ㊀㊀聚甲醛（ＰＯＭ）作为工程塑料被广泛应用的原因在于其具有低摩擦㊁低磨损㊁耐腐蚀和耐疲劳等性能特点，而这些特色性能由其特征的化学结构和凝聚态结构共同赋予．其凝聚态结构表现为高结晶度，这使得聚甲醛在加工成型时必然要经过熔融流动和结晶定型两大阶段．因此，系统研究和探索其熔融和结晶行为及动力学过程对于聚甲醛的加工成型有十分重要的理论价值和现实指导作用．目前，研究聚合物熔融㊁结晶行为的主要手段为示差扫描量热分析（ＤＳＣ），其实验设计和数据分析已经十分成熟．但该技术也存在明显不足之处：不能获取加工成型所需要的流变性能参数．ＫＨＡＮＮＡ曾经于１９９３年报道过使用流变学方法跟踪成核增长的结晶过程［１］，发现流变学方法相对于传统的示差扫描量热分析更为敏感且可以同时获取加工所需要的流变性能参数，但并没有引起普遍的关注；之后使用流变法研究结晶过程的报道主要集中在流动诱导结晶［２－８］，而对于流变法拟作为方法学所需要的前提未见系统研究报道．流变法若拟作为研究熔融㊁结晶的可推广方法，就必须要明确测试条件因素㊁相变点标识以及动力学速率评估等前提．本文拟通过使用旋转流变仪对聚甲醛的熔融㊁结晶的过程进行跟踪并对非等温熔融㊁结晶过程中的变温速率因素和等温结晶过程中的温度因素做一些初创性探索．６３６㊀化㊀学㊀研㊀究２０１９年１㊀实验部分１．１㊀材料共聚聚甲醛，开封龙宇化工有限公司．１．２㊀仪器及测试旋转流变仪为ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＤｉｓｃｏｖｅｒｙＨＲ⁃２，温控系统为环境控制炉，测试夹具为２５ｍｍ平行板．小振幅振荡剪切变温测试：从１８０ħ以一定的变温速率降至１３０ħ，然后再从１３０ħ以相等的变温速率升至１８０ħ，其中变温速率分别为１㊁２㊁３㊁４和５ħ／ｍｉｎ，振荡频率为１Ｈｚ，振荡幅度在整个测试过程中均控制在线性黏弹区内．小振幅振荡剪切恒温测试：分别在１５２㊁１５２．５㊁１５３㊁１５３．５㊁１５４㊁１５４．５㊁１５５和１５５．５ħ恒温执行小振幅振荡至模量基本不变，振荡频率为１Ｈｚ，振荡幅度在整个测试过程中均控制在线性黏弹区内．２㊀结果与讨论２．１㊀降㊁升温过程中动态黏弹性能演变聚甲醛在降温过程中的动态黏弹性能演变如图１ａ所示．可以看出：１）在降温起始段，损耗模量（Ｇᵡ）大于储能模量（Ｇᵡ）且随着温度的降低均略有增大，表明在该温度段内聚甲醛处于熔融态；２）当温度降低至某一临界温度以下，两个动态模量均急剧增大且反转为Ｇᶄ＞Ｇᵡ，表明聚甲醛开始快速结晶；３）在末段降温区间内Ｇᶄ＞Ｇᵡ，且随温度的继续降低Ｇᶄ基本保持不变，而Ｇᵡ却表现为先轻微减小而后缓慢增大表明聚甲醛处于结晶态．可以肯定的是，上述动态模量急剧增大对应着结晶的开始，可以将该临界温度视为结晶起始温度．聚甲醛在升温过程中的动态黏弹性能演变如图１ｂ所示．可以看出：１）在升温起始段，随着温度的升高，储能模量（Ｇᶄ）几乎保持不变，而损耗模量（Ｇᵡ）却表现为先减小再增大，但在该温度段内Ｇᶄ＞Ｇᵡ表明聚甲醛在该温度段内处于结晶态；２）当温度升高至某一临界温度以上，两个动态模量均急剧降低且由Ｇᶄ＞Ｇᵡ反转为Ｇᵡ＞Ｇᶄ，表明聚甲醛开始快速熔融；３）在末段升温区间内Ｇᵡ＞Ｇᶄ，且随温度的继续升高两个动态模量均表现为轻微减小表明在该温度内聚甲醛已完全处于熔融态．可以肯定的是，上述动态模量急剧减小对应着熔融的开始，可以将该临界温度视为熔融起始温度而基于此测定熔点．图１㊀变温过程中的动态黏弹性能演变Ｆｉｇ．１㊀Ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｕｌｉａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆ１Ｈｚ㊀㊀对比图１ａ与图１ｂ，可以看出，结晶与熔融基本可逆，但由于存在热滞后效应，降温开始结晶的温度始终低于升温开始熔融的温度．２．２㊀变温速率对结晶㊁熔融起始温度的影响不同降温速率下的储能模量对温度依赖关系如图２ａ所示．可以看出，随着降温速率的增加，储能模量急剧增大的临界温度向低温区移动，从而使得由该方法测试得到的结晶起始温度随着降温速率增大而降低，如图２ｂ所示．不同升温速率下的储能模量对温度依赖关系如图３ａ所示．可以看出，随着升温速率的增加，储能模量急剧减小的临界温度向低温区移动，从而使得由该方法测试得到的熔融起始温度随着升温速率增大也降低，如图３ｂ所示．一般认为，降温过程中，过快的降温速率会将聚合物熔体带入到深冷区，从而使得高降温速率得到的结晶起始温度会偏低；反过来，升温过程中，过快的升温速率会造就过热的结晶态，即高升温速率得到的熔融温度会偏高．这种观点的确与上述降温结晶表现的行为一致，也与ＺＨＡＯ等报道的聚丙烯降温结晶行为一致［４］；但上述观点与上述升温熔融表现的行为却相反，目前未见到关于该现象的报道，其第６期李润明等：聚甲醛结晶过程的流变学评估６３７㊀形成原因有待进一步深入研究，本文暂不做讨论．图２㊀降温速率对结晶起始温度的影响Ｆｉｇ．２㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅｏｎｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ图３㊀升温速率对熔融起始温度的影响Ｆｉｇ．３㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｏｎｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ２．３㊀恒温结晶过程中的动态黏弹性能演变聚甲醛在恒温过程中的动态黏弹性能演变如图４ａ所示．可以看出：１）在起始段，损耗模量（Ｇᵡ）大于储能模量（Ｇᶄ）且随时间均略有增大，表明此时结晶速率并不大；２）在中期，两个动态模量均急剧增大且由Ｇᵡ＞Ｇᶄ反转为Ｇᶄ＞Ｇᵡ，表明聚甲醛开始快速结晶；３）在末期，Ｇᶄ＞Ｇᵡ，两个动态模量均随时间趋于恒定值，表明此时聚甲醛基本结晶完成．对比我们之前报道的环氧树脂的恒温热固化［９］，可以发现尽管二者一个为物理结晶而另一个为化学交联，但二者随时间演变的规律却基本一致，因此，可以将结晶视为物理凝胶来进行度量．虽然聚甲醛的绝对结晶度不能单独依赖上述测试获取，但可以基于动态模量的变化来估算恒温结晶过程中的相对结晶度变化．ＰＯＧＯＤＩ⁃ＮＡ等建议通过动态储能模量来评估恒温过程中的相对结晶度［１０］，其估算方法如公式（１）所示，式中下标ｉ和ɕ分别标示恒温结晶初始和结晶达到最终稳定．Ｘ＝ｌｏｇＧᶄ－ｌｏｇＧｉᶄｌｏｇＧɕᶄ－ｌｏｇＧｉᶄ（１）㊀㊀ＨＥ等将使用该方法得到的相对结晶度与示差扫描量热（ＤＳＣ）分析得到的结果对比发现二者几乎一致［１１］，表明流变学方法也是评估相对结晶度的有效方法之一．由该方法得到的聚甲醛在１５５ħ结晶时的相对结晶度对时间关系进一步由公式（２）计算得到恒温结晶动力学曲线如图４ｂ所示，使用Ａｖｒａｍｉ方程拟合可得到Ａｖｒａｍｉ指数和标识结晶快速的结晶达到一半所用的时间．ｌｏｇ（－ｌｎ（１－Ｘ））＝ｎｌｏｇｔ＋ｌｏｇｋ（２）２．４㊀结晶温度对结晶过程的影响聚甲醛在不同结晶温度对凝胶化时间的影响如图５ｂ所示．可以看出，温度越低，达到凝胶化的时间越短，表明结晶速率越快，这也与我们先前报道的环氧树脂热固化行为不同，后者是温度越高固化速率越快［９］．尽管使用流变学方法探索结晶动力学仍可以按上述方法先得到相对结晶度进而使用Ａｖｒａｍｉ方程拟合得到标识结晶快速的结晶达到一半所用的时６３８㊀化㊀学㊀研㊀究２０１９年间，但这种方法稍显繁琐．ＰＯＧＯＤＩＮＡ等认为，由Ｇᵡ＞Ｇᶄ反转到Ｇᶄ＞Ｇᵡ时对应的时间为结晶达到凝胶化而丧失流动性的时间点［１２］，因此，该时间点可以用来评估结晶过程的快慢．结晶凝胶化时间对温度的依赖性如图５ｂ所示．可以看出，凝胶化时间对温度符合二次多项式函数关系．图４㊀恒温结晶过程中的动态黏弹性能演变及结晶动力学曲线Ｆｉｇ．４㊀Ｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｕｌｉａｎｄｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ图５㊀不同温度下的结晶过程和凝胶化时间Ｆｉｇ．５㊀Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｇｅｌｔｉｍｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ３㊀结论小振幅振荡剪切变温测试可以有效跟踪聚甲醛变温熔融㊁结晶的动力学过程，熔融㊁结晶的相转变温度可由储能模量对温度的偏折点得到，由该方法得到的相转变温度依赖于变温速率，均随变温增加而降低．小振幅振荡剪切恒温测试可以有效跟踪聚甲醛恒温结晶的动力学过程，由动态储能模量对时间的演进可以得到结晶过程中的相对结晶度，结晶速率可由动态模量的反转点标识；基于此标识的结晶速率对温度的依赖关系符合二次多项式函数关系．参考文献：［１］ＫＨＡＮＮＡ，ＹＰ．Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｎｕｃｌｅａｔｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９３，２６：３６３９－３６４３．［２］ＪＩＨＯＳ，ＨＩＤＥＡＫＩＴ，ｅｔａｌ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｏｗ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙａｍｉｄｅ６６ｍｅｌｔｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１８，５１：４２６９－４２７９．［３］ＷＡＮＧＪＹ，ＷＡＮＧＸＨ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｌｏｗｉｎｇｐｒｅｆｏｒｍｅｄｓｐｈｅｒｕｌｉｔｅｓｏｎｓｈｅａｒ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｍｅｌｔｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｉｓｏｔａｃｔｉｃｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１８，５１：１７５６－１７６８．［４］ＺＨＡＯＳＣ，ＹＵＸ，ＧＯＮＧＨＺ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｉｓｏｔａｃｔｉｃｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｏｖｅｌａｎｔｉｎｕｃｌｅａｔｉｎｇａｇｅｎｔａｎｄｉｔｓｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ［Ｊ］．ｌｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１５，５４（３１）：７６５０－７６５７．［５］ＨＡＭＡＤＦＧ，ＣＯＬＢＹＲＨ，ＭＩＬＮＥＲＳＴ．Ｏｎｓｅｔｏｆｆｌｏｗ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｌｙｉｓｏｔａｃｔｉｃｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１５，４８（１１）：３７２５－３７３８．［６］ＲＯＳＴＡＭＩＡ，ＶＡＨＤＡＴＩＭ，ＡＬＩＭＯＲＡＤＩＹ，ｅｔａｌ．Ｒｈｅｏｌｏｇｙｐｒｏｖｉｄｅｓｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｆｌｏｗｉｎｄｕｃｅｄｎａｎｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂｒｅａｋｄｏｗｎａｎｄｉｔｓｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｅｃｔｏｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅ第６期李润明等：聚甲醛结晶过程的流变学评估６３９㊀ａｎｄｈｙｂｒｉｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｆｉｌｌｅｒｆｉｌｌｅｄｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃａｃｉｄ）［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２０１８，１３４：１４３－１５４．［７］ＡＭＩＲＪＡＬＡＬＪ，ＳＨＡＮＴＳ，ＭＩＣＨＥＬＡＨ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｏｎｔｈｅｓｈｅａｒ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃａｃｉｄ）［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２０１７，１１２：３９３－４０１．［８］ＤＥＲＡＫＨＳＨＡＮＤＥＨＭ，ＤＯＵＦＡＳＡＫ，ＨＡＴＺＩＫＩＲＩＡＫＯＳＳＧ．Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔａｎｄｓｈｅａｒ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｈｙｌｅｎｅｓ［Ｊ］．ＲｈｅｏｌｏｇｉｃａＡｃｔａ，２０１４，５３（７）：５１９–５３５．［９］李润明，田培，石家华．环氧树脂固化过程中的黏弹性分析［Ｊ］．化学研究，２０１６，２７（６）：９７－１００．ＬＩＲＭ，ＴＩＡＮＰ，ＳＨＩＪＨ．Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｎｇｃｕｒａｂｌｅｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅｒｃｈ，２０１６，２７（６）：９７－１００．［１０］ＰＯＧＯＤＩＮＡＮＶ，ＷＩＮＴＥＲＨＨ，ＳＲＩＮＩＶＡＳＳ．Ｓｔｒａｉｎｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｈｙｓｉｃａｌｇｅｌａｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｉｎｇｉｓｏｔａｃｔｉｃｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＰａｒｔＢ：ＰｏｌｙｍｅｒＰｈｙｓｉｃｓ，１９９９，３７：３５１２－３５１９．［１１］ＨＥＰ，ＹＵＷ，ＺＨＯＵＣＸ．Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｓｄｕｒｉｎｇｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｅｍｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１９，５２：１０４２－１０５４．［１２］ＰＯＧＯＤＩＮＡＮＶ，ＷｉｎｔｅｒＨＨ．Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃｒｙｓｔａｌｌ⁃ｉｚａｔｉｏｎａｓａｐｈｙｓｉｃａｌｇｅｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９８，３１：８１６４－８１７２．［责任编辑：张普玉］。
纺丝过程中聚合物溶液流变性质的研究
纺丝过程中聚合物溶液流变性质的研究随着纺织工业的发展，聚合物纤维材料在纤维制备中扮演着越来越重要的角色。
理解纺丝过程中聚合物溶液的流变性质对于优化纤维制备工艺、提高纺织品品质具有重要意义。
本文将探讨纺丝过程中聚合物溶液流变性质的研究现状和相关应用。
一、纺丝流变性质的背景和重要性纺丝流变性质是指在纺织纤维制备过程中，聚合物溶液在外界剪切力下的流动行为和性质。
纺丝过程中，聚合物溶液需要通过纺丝模板形成纤维，而其流变性质会直接影响纤维的拉伸性能、微观结构和性质。
因此，研究纺丝流变性质对于优化纤维制备工艺、改善纤维品质具有重要意义。
二、纺丝流变性质的研究方法1. 流变仪法流变仪是一种常用的测试纺丝流变性质的工具。
这种仪器可以通过施加旋转、振荡或剪切等不同的外力形式，测量纺织纤维材料的应力-应变关系。
通过流变仪测试可以获得纺丝过程中聚合物溶液的粘度、弹性模量、降解动力学等相关参数。
2. 分子动力学模拟近年来，随着计算机技术的进步，分子动力学模拟成为纺丝流变性质研究的重要方法之一。
通过构建聚合物溶液的分子模型，引入经典力场和水模型进行模拟计算，可以得到溶液混合行为、聚合物链的构形变化和流动行为等信息，从而揭示纺丝过程中的微观机理。
三、纺丝流变性质的影响因素1. 聚合物浓度聚合物溶液浓度是影响纺丝流变性质的关键因素之一。
较高的聚合物浓度可导致溶液的粘度增加，阻力增加，从而降低纺丝的速度和效率。
2. 溶液pH值溶液pH值对于聚合物分子的电荷状态和溶解度有显著影响。
合适的溶液pH 值能够增强聚合物链的间聚力和聚合物与模板的相互作用，改善纺丝效果。
3. 纺丝温度纺丝温度对聚合物溶液的流变性质有重要影响。
较高的温度可以降低溶液的粘度，提高纺丝速度和纤维品质。
四、纺丝流变性质的应用1. 纺织品设计和制造理解纺丝流变性质对于纺织品设计和制造具有重要意义。
通过研究纺丝过程中聚合物溶液的流变行为，可以优化纺丝工艺参数，提高纤维品质和产品性能。
聚甲醛熔体挤出流动性能和挤出胀大的研究
等 对 聚 甲醛 熔 体 流 动 特 性 和 挤 出 胀 大 的影 响 。结 果 表 明 ， 体 的 剪 切 流 动 基 本 上 服 从 幂 律 定 律 ； 体 的 表 观 剪 切粘 度 对 温 熔 熔 度 的依 赖 性 大 致 上 符 合 Ａｒｈ ｎｕ 方 程 ； 观 剪 切 粘度 随 着 ｙ和 ｒ 的 增 加 而 非 线 性 减 小 ； 出胀 大 比随 着 温 度 的 升 高 而 近 ｒｅ ｉｓ 表 挤
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乎线 性 下 降 ， 着 ｒ 随 和 ｙ的增 加 而 呈 非 线 性 增 大 。
关 键 词 ： 聚 甲醛 熔体 流动 性 能 挤 出胀 大
喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响
第３１卷㊀第６期２０２３年１１月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.６Ｎｏｖ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２３０４０３２喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响沈泽坤ꎬ王㊀会ꎬ应起繁(东华大学环境科学与工程学院ꎬ上海㊀２０１６２０)㊀㊀摘㊀要:熔体在喷丝板微孔内流动时的稳定性和流场分布的均匀性是后续决定纤维成型质量的关键ꎬ这对熔体挤出前后的速度差㊁流道内的剪切速率分布和口模段内径向速度均匀性提出了要求ꎮ利用计算流体力学技术对涤纶工业熔融纺丝中的聚合物微孔挤出过程进行了数值模拟ꎬ得到了聚酯熔体在微孔内流动过程的速度㊁压力和剪切速率分布ꎬ讨论了熔体挤出前后的速度差和剪切速率分布对熔体流动稳定性的影响ꎮ提出了评价口模段内熔体径向速度分布的流动非均匀系数ꎬ指出不同长径比和收敛角分别通过改变流动充分发展段长度和口模段入口处径向速度分量来影响流动非均匀性ꎮ研究发现非均匀系数随长径比的增大而减小ꎬ随收敛角的增大先减后增ꎮ综合分析结果表明ꎬ长径比为３㊁收敛角为７４ʎ的喷丝板最佳ꎮ关键词:喷丝板结构ꎻ熔融纺丝ꎻ非牛顿流体ꎻ数值模拟ꎻ流变学ꎻ非均匀系数中图分类号:ＴＱ３４２.２１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０６￣００８０￣１２收稿日期:２０２３０４２５㊀网络出版日期:２０２３０８０９作者简介:沈泽坤(１９９９ )ꎬ男ꎬ江苏南通人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事多相流热物理方面的研究ꎮ通信作者:王会ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｈｕｉｗａｎｇ＠ｄｈｕ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀２０２２年中国化学纤维产量为６６９８万吨ꎬ占全球化纤总产量的７０％以上[１]ꎬ对中国国民经济的发展起着至关重要的支撑作用ꎮ以聚酯(ＰＥＴ)纤维为代表的合成纤维[２]具有高强度㊁高模量㊁优异的力学性能及高热稳定性[３]ꎬ结构分布均匀㊁取向程度高的高性能纤维可满足国防[４]㊁军工[５]㊁海洋工程[６]㊁航空航天[７]及５Ｇ通信[８]等领域的应用ꎬ已成为重要的战略物资ꎮ目前高均匀性聚酯纤维的制备仍然是一个巨大的挑战ꎬ纤维的轴向丝径不均匀ꎬ限制了其力学性能的提高[９]ꎮ聚酯纤维主要采用熔融纺丝法[１０]制备ꎬＰＥＴ固体切片熔融后在喷丝板微孔流道内流动并挤出冷却成型ꎮ高端熔融纺丝技术的核心之一是提高喷丝板内熔体流动的稳定性和均匀性ꎬ强化熔体内部取向程度ꎮ流动过程中对速度场和应力场等物理场的控制至关重要[１１]ꎮ熔体流动过程中速度的非均匀分布ꎬ会引起应力㊁取向[１２]㊁结晶[１３]等一系列不均匀ꎬ最终在成品纤维中表现出力学性能下降ꎮ中国高端熔融纺丝装备长期依赖国外进口的行业现状下ꎬ有必要对熔体微孔流动过程优化控制理论进行研究ꎮ喷丝板是纺丝组件中熔体最后流经并定型的部件ꎬ因此喷丝板内熔体的流动特性对后续纤维的品质有着至关重要的影响ꎮ针对聚合物熔体在喷丝板微孔内的流动过程ꎬ国内外学者已经开展了一定的研究ꎮ由于喷丝板微孔流道大多不超过５ｃｍꎬ熔体在喷丝板内流动时间很短ꎬ多数研究者将这一过程近似认为等温流动ꎮＧａｎ等[１４]利用Ｆｌｕｅｎｔ对熔体在微孔内的速度和压力进行了模拟ꎬ认为熔体速度㊁压力的分布与喷丝板流道结构有着密切联系ꎮＳｕｒｅｓｈ等[１５]采用ＣＦＤ模拟的方法ꎬ研究了不同幂律指数值和不同熔体入口流速下喷丝板内部熔体的流动特性ꎬ研究表明７５ʎ收敛角下纤维膜性能更佳ꎬ且优化效果与熔体流动过程中熔体的流速㊁剪切速率等特性有关ꎻ张伟等[１６]采用数值模拟对单个喷丝孔内的流动进行了分析ꎬ研究指出喷嘴长径比太大会使得熔体受口模段剪切作用增强ꎬ不利于速度均匀分布ꎻ吴金亮等[１７]设计了不同的喷丝板结构分别开展实际生产试验ꎬ得到了制备某种特定型号的超细旦多孔聚酯预取向丝的最佳喷丝板结构ꎻ孙华平等[１８]利用ＰＯＬＹＦＬＯＷ软件对具有圆形导孔和锥形导孔的不同喷丝板结构流道内的聚合物熔体流动过程进行了数值模拟ꎬ对比分析了不同结构下熔体的压力㊁速度和剪切速率分布ꎬ该研究结果表明ꎬ锥形导孔相比圆形导孔流道内压力降较为平缓ꎬ速度分布和剪切速率变化更均匀ꎬ有利于流体稳定和纤维成型ꎮ付丽等[１９]采用Ｐｈａｎ￣ｔｈｉｅｎ￣ｔａｎｎｅｒ(ＰＴＴ)本构模型ꎬ运用有限元分析方法ꎬ对高密度聚乙烯改性超高分子量聚乙烯共混物熔融法挤出初生丝的过程进行了数值模拟ꎬ获得了速度场和剪切速率场的分布ꎬ模拟中将熔体挤出过程近似成等温流动ꎬ不考虑温度对熔体黏性的影响ꎮ近年来有学者指出ꎬ熔体流动的稳定性与喷丝板微孔流道内熔体的速度分布和剪切速率分布有关ꎮ付丽[２０]指出熔体在流经喷丝板时产生的速度差和速度波动越大ꎬ熔体的流动过程就越不稳定ꎮ赵力宁等[２１]研究了熔体中晶体的生长演化行为ꎬ发现当熔体剪切速率分别高于或低于某一阈值时晶体以球状和枝晶形态生长ꎬ高剪切速率下熔体取向程度和一致性更佳ꎮＤｅＫｏｒｔ等[２２]发现液晶聚合物加工过程中剪切速率的增加ꎬ对应取向参数的松弛速率增加ꎬ冷却后性能提高ꎮ喷丝板内部熔体流动的均匀性普遍认为与流道内压力有关ꎬ更大的压力有利于熔体径向速度分布的均匀性ꎮ顾家耀[２３]最早发现如果喷丝板内熔体压力较低ꎬ流道内空隙体积变多ꎬ将使得熔体流动的雷诺数增大ꎬ产生更多紊流ꎬ并进一步恶化径向方向上压力分布的均匀性ꎬ使熔体径向速度分布差异明显ꎬ最终导致纤维成品的不均匀ꎮ邹爱国[２４]在此基础上对纺丝组件进行了优化ꎬ更换调配了喷丝板上方的过滤网ꎬ改善了喷丝板内的熔体压力ꎬ实验结果表明改善工艺后的纤维成品结构更均匀ꎬ性能更好ꎮ然而目前缺少直接衡量口模段内熔体径向速度分布均匀程度的参数ꎬ无法从径向速度分布均匀性的角度对喷丝板的设计提供指导ꎮ本文数值模拟聚酯熔融纺丝过程中ＰＥＴ聚合物熔体在喷丝板微孔流道内的速度场㊁压力场和剪切速率场ꎬ在分析不同入口流速和不同喷丝板微孔结构下熔体挤出前后速度差㊁流道压降和自由段剪切速率分布特性对熔体流动稳定性影响的基础上ꎬ提出与口模段内熔体径向速度有关的非均匀系数ꎬ进一步阐明微孔流道结构参数对熔体流动均匀性的影响机制ꎬ指出对应最佳熔体流动非均匀系数的喷丝板结构ꎬ为喷丝板的优化设计提供参考ꎮ１㊀物理模型与理论模型１.１㊀喷丝孔流道物理模型采用ＰＲＢ６４￣２４￣０.２５∗０.７５Ｌ型喷丝板ꎬ其中包含２４个喷丝孔ꎬ单个喷丝孔物理模型如图１所示ꎮ整个喷丝孔流道包括入口段㊁输送段㊁收敛段和口模段四部分ꎬ孔外为自由段ꎮ其中外径ｄ１为３.８ｍｍꎬ内径ｄ２为２.５ｍｍꎬ微孔直径Ｄ为０.２５ｍｍꎬ输送段长度Ｌ为７ｍｍꎬ口模段长度ｌ１为０.７５ｍｍꎬ长径比ｌ１∕Ｄ为３ꎬ收敛角为７４ʎꎬ自由段长度为３ｍｍꎮ图１㊀喷丝孔二维模型Ｆｉｇ.１㊀Ｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔ１.２㊀数学模型聚合物熔体流动的特点主要是高黏度和低雷诺数ꎬ满足工程条件的同时为简化计算需对熔体流动作出如下必要假设ꎮＰＥＴ熔体不可压缩的假塑性流体ꎬ在流道内做稳态流动ꎬ壁面处速度为零ꎬ只考虑黏性力ꎮ根据上述假设ꎬ可得方程形式如下所示:连续性方程:Ñ Ｖ＝０(１)式中:Ñ为微分算子ꎻＶ为速度矢量ꎮ动量方程:ｄＶｄｔ＝－Ñｐρ＋Ñτρ(２)式中:ρ为密度ꎻτ为应力张量ꎻｐ为压力ꎮ聚合物熔体流动本构方程采用Ｃａｒｒｅａｕ黏弹型本构方程:η＝η０[１＋(λγ)２]ｎ－１２(３)式中:η为黏度ꎻη０为零剪切黏度ꎻλ为松弛时间ꎻγ为剪切速率ꎻｎ为非牛顿指数ꎮ该模型适用于较大的剪切速率变化范围ꎬ能够准确反映黏度变化特点ꎬ因此选择Ｃａｒｒｅａｕ模型作为本构方程ꎮ模拟涉及的材料物性参数如表１所示ꎮ１８第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响表１㊀ＰＥＴ物性参数Ｔａｂ.１㊀ＰｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＥＴＰＥＴ物性参数参数值密度ρ∕(ｋｇ ｍ－３)１１９７.４４比热容ＣＰ∕(Ｊ (ｋｇ Ｋ)－１)２０４３.５４导热系数ｋ∕(Ｗ (ｍ Ｋ)－１)０.２２非牛顿指数ｎ０.９１松弛时间λ∕ｓ０.０１零剪切黏度η０∕(Ｐａ ｓ)１６２.５４１.３㊀网格划分和边界条件由于入口段变化率和长度相对完整流道占比很小ꎬ对熔体后续流动几乎不产生影响ꎬ因此数值模拟以输送段起点作为流动入口ꎮ采用ＩＣＥＭ软件对喷丝孔流道二维模型计算域进行网格划分ꎬ对收敛段㊁口模段以及自由段网格进行加密ꎬ得到的结构化网格如图２所示ꎮ采用计算流体力学ＡＮＳＹＳＦＬＵＥＮＴ软件模拟熔融纺丝过程中ＰＥＴ熔体的等温稳态层流过程ꎬ边界条件设置如下ꎮａ)入口(Ｉｎｌｅｔ):Ｖ＝１.０ｍ/ｓꎬＴ＝２９０ħꎮｂ)无滑移壁面(Ｗａｌｌｄｉｅ):Ｖｎ＝Ｖｓ＝０ꎬＴ＝２９０ħꎮｃ)无剪切壁面(Ｗａｌｌｆｒｅｅ):τｘ＝τｙ＝０ꎮｄ)出口(Ｏｕｔｌｅｔ):Ｐ＝０Ｐａꎮ图２㊀计算域网格示意Ｆｉｇ.２㊀Ｇｒｉｄｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇｄｏｍａｉｎ１.４㊀网格无关性与模型验证设置５套不同数量网格进行网格无关性验证ꎬ分别为８０９６㊁１９７３４㊁３９９７４㊁５００９４㊁６０２１４ꎮ如图３所示ꎬ选取计算域网格中心对称轴线上的熔体速度作为监测数据ꎬ网格数量大于３９９７４时ꎬ熔体速度几乎不再发生变化ꎬ最大误差不超过３％ꎮ因此综合考虑ꎬ确定后续模拟采用５００９４的网格数量ꎮ在张伟等[１５]所选用的工况下进行模型验证ꎬ将口模段㊁收敛段和部分输送段的中心对称轴线速度分布与文献数据进行对比如图４所示ꎬ可以发现最大误差约为９.７％ꎬ具有较好的一致性ꎮ图３㊀网格无关性检验Ｆｉｇ.３㊀Ｇｒｉｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇ㊀㊀㊀图４㊀模型验证Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｄｅｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ２８ 现代纺织技术第３１卷２㊀结果与分析分别探究不同入口流速㊁不同收敛角和不同长径比对熔体在喷丝孔流道内流动特性的影响ꎬ各工况如表２所示ꎮ表２㊀模拟工况汇总Ｔａｂ.２㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｕｍｍａｒｙ序号入口流速∕(ｍ ｓ－１)长径比收敛角∕(ʎ)１０.５３７４２１.０３７４３２.０３７４４３.０３７４５１.０２７４６１.０３７４７１.０４７４８１.０５７４９１.０３５４１０１.０３７４１１１.０３９６１２１.０３１１６２.１㊀入口流速对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图５为入口流速对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ可以明显发现流道内整体速度分布都随入口速度的增大而增大ꎬ且存在着相同的变化趋势ꎬ收敛段之前流速基本不变ꎬ在收敛段开始增大ꎬ口模段内达到最大值ꎬ此处径向存在速度梯度ꎬ速度大小沿径向从表面向中心递增ꎮ挤出口模后ꎬ由于失去壁面束缚ꎬ速度降低至一稳定值不再发生变化ꎮ随着速度增大ꎬ熔体挤出后的速度变化即自由段内平均速度相比口模段分别减小９.１６％㊁８.９１％㊁９.１７％㊁９.３０％ꎬ入口流速为１.０ｍ∕ｓ时ꎬ挤出前后速度变化最小ꎬ流动最稳定ꎮ图６为入口流速对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以发现熔体在喷丝孔通道内流经输送段时的压力基本不变ꎬ而在收敛段由于速度的急速升高压力开始下降ꎬ在口模段沿流动方向压力不断减小ꎬ挤出后压力降低为恒定值ꎮ高入口流速放大了收敛段和口模段的剪切束缚作用ꎬ流道内最大压力随入口流速的增大而显著增大ꎮ不同熔体入口流速下流道最大压力均满足挤出要求ꎬ此时流道内熔体均较为密实ꎬ均匀性好ꎬ但出入口压降的增大也会造成熔体内应力的恶化ꎬ压降越小ꎬ所得初生纤维制品内应力分布更佳ꎬ无规则变形越小ꎮ因此流道内压力并不是越大越好ꎬ入口流速在０.５~１.０ｍ∕ｓ范围内时最大压力变化较为稳定ꎬ流道内压降最大相差２４.３９％ꎬ处于合理范围ꎬ表明应选择０.５~１.０ｍ∕ｓ的入口流速范围ꎮ图７为入口流速对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ可以看出ꎬ受到速度梯度增大的影响ꎬ熔体在自由段内的中心平均剪切速率随入口流速增大而增大ꎬ从２５９４.９７ｓ－１增加到１７２３８.１９ｓ－１ꎬ熔体取向程度高ꎬ有利于成丝质量ꎮ而当流速为２.０ｍ∕ｓ和３.０ｍ∕ｓ时ꎬ流道内熔体中心最大剪切速率均达到１０５数量级ꎬ更易导致熔体破裂ꎬ不利于稳定流动ꎮ综合模拟结果宜选择１.０ｍ∕ｓ的入口流速ꎮ㊀㊀㊀图５㊀入口流速对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.５㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ３８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响㊀图６㊀入口流速对压力场的影响及对称轴线上的压力分布Ｆｉｇ.６㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ图７㊀入口流速对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.７㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ ４８ 现代纺织技术第３１卷２.２㊀长径比对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图８为长径比对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ可以发现随着长径比的增大ꎬ自由段内的高速区域减少ꎬ这是因为熔体在口模段内受到壁面束缚作用的程度最强ꎮ随着长径比增大ꎬ挤出前后自由段内平均速度相比口模段分别减小９.２７％㊁８.９１％㊁９.６５％㊁９.８８％ꎬ长径比为２和３时流动更稳定ꎮ图９为长径比对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以看出随着长径比增大ꎬ口模微孔流道变长ꎬ由于口模段的剪切束缚作用最强ꎬ整个喷丝孔流道内产生的最大压力升高ꎬ压降也相应增大ꎮ不同长径比下流道内最大压力均达到挤出要求ꎬ长径比为４和５时ꎬ喷丝孔流道压降相比长径比为２和３时分别增大４５.４５％㊁４２.８６％ꎬ考虑内应力分布宜选择长径比为２或３的喷丝板ꎮ图１０为长径比对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ可以发现此时流道内最大剪切速率相近ꎬ不同长径比下自由段内平均剪切速率分别为５６３９.２５㊁５９３９.０３㊁８０４９.９２㊁３４５６.７１ｓ－１ꎬ长径比为２㊁３㊁４时熔体取向程度较高ꎬ但长径比为２和４时自由段内分别存在一较高的剪切速率极大值１５４０２.３９ｓ－１和１５７５４.３１ｓ－１ꎬ熔体更易破裂ꎬ不利于稳定流动ꎮ综合模拟结果宜选择长径比为３的喷丝板ꎮ㊀㊀㊀㊀图８㊀长径比对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.８㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ㊀㊀㊀㊀图９㊀长径比对压力场的影响及对称轴上的压力分布Ｆｉｇ.９㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ５８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响图１０㊀长径比对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.１０㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ２.３㊀收敛角对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图１１为收敛角对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ口模段内的速度总体上随着收敛角的增大而增大ꎬ但收敛角为５４ʎ和７４ʎ时速度差异不大ꎬ收敛角增加到９６ʎ时口模段内速度开始上升ꎬ此后继续增大收敛角ꎬ口模段内速度将显著提高ꎮ不同收敛角下熔体挤出后速度下降至一相似值不再变化ꎬ挤出前后自由段内平均速度相比口模段分别降低９.１１％㊁８.９１％㊁１１.３１％㊁１８.４８％ꎬ考虑到流动稳定性宜选择收敛角为５４ʎ和７４ʎ的喷丝板ꎮ图１２为收敛角对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以发现随着收敛角增大ꎬ喷丝孔流道内最大压力减小ꎮ收敛角在５４ʎ~９６ʎ范围内时流道最大压力变化较为稳定ꎬ此收敛角范围内流道内压降最大相差１４.２９％ꎬ处于合理范围ꎬ有利于纺丝过程的稳定性ꎬ因此宜选择５４ʎ~９６ʎ的收敛角ꎮ图１３为收敛角对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ随着收敛角增大ꎬ流道内熔体中心最大剪切速率从３９６７９.５３ｓ－１增加到７０９３６.１１ｓ－１ꎬ熔体更易破裂ꎬ流动越不稳定ꎮ自由段内熔体中心平均剪切速率随收敛角增大从６２６１.７１ｓ－１下降到２７３８.０５ｓ－１ꎬ熔体取向程度降低ꎮ综合模拟结果ꎬ宜选择收敛角为５４ʎ和７４ʎ的喷丝板ꎮ６８ 现代纺织技术第３１卷㊀㊀㊀㊀图１１㊀收敛角对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.１１㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ㊀㊀㊀图１２㊀收敛角对压力场的影响及对称轴上的压力分布Ｆｉｇ.１２㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ７８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响图１３㊀收敛角对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.１３㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ２.４㊀流动非均匀性系数口模段内流场的径向均匀性直接决定了后续初生纤维的结构均匀性ꎬ对于成丝质量的影响至关重要ꎮ定义二分之一口模段截面处熔体最大速度与截面平均速度之比ｕ∗为熔体流动非均匀系数ꎮ图１４为入口流速㊁长径比和收敛角对流动非均匀系数的影响ꎮ可以看出ꎬ入口流速对口模段内流动均匀性影响较小ꎬ不同流速下非均匀系数最大仅相差０.２２％ꎮ这是因为在只改变入口流速的情况下ꎬ熔体流动的均匀性主要取决于喷丝孔流道几何结构ꎮ增大长径比时ꎬ流动非均匀系数不断下降ꎮ这是由于熔体高黏度低热导率特性下普朗特数很高ꎬ达到１０６数量级ꎬ充分发展段长达数千米ꎮ而口模段长度受制于装备尺寸一般不会超过２ｍｍꎬ因此流动均未充分发展ꎮ随着长径比的增大ꎬ口模段二分之一处距离流动入口越远ꎬ边界层越厚ꎬ所以流动越均匀ꎬ表现为非均匀系数减小ꎮ而收敛角对流动均匀性的影响较为明显ꎬ不同收敛角下非均匀系数最大相差达１０％ꎮ可以发现收敛角大于９６ʎ后流动非均匀性骤增ꎮ这是因为大角度情况下口模段入口处熔体径向速度分量变大ꎬ进入口模段后轴向速度减小ꎬ熔体高速流动区域从而减少ꎮ㊀㊀图１４㊀入口流速㊁长径比和收敛角对流动非均匀系数的影响Ｆｉｇ.１４㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙꎬｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｌｏｗ８８ 现代纺织技术第３１卷３㊀结㊀论本文对于ＰＥＴ聚合物熔体在微孔流道内的流动过程ꎬ在分析不同喷丝板微孔结构和不同入口流速下熔体流变过程中速度分布㊁压力分布和剪切速率分布特性对熔体流动稳定性影响的基础上ꎬ提出了与熔体速度有关的非均匀系数ꎬ定量对比了不同喷丝板微孔结构和不同入口流速下口模段内熔体流动的均匀性ꎬ进一步阐明了微孔流道结构参数对熔体流动均匀性的影响机制ꎬ指出了对应最佳熔体流动非均匀系数的喷丝板结构ꎬ为喷丝板的优化设计提供了参考ꎮ主要结论如下:ａ)随着入口流速的上升熔体挤出前后的平均速度变化程度先减后增ꎬ１.０ｍ∕ｓ时流动最稳定ꎻ入口流速在０.５~１.０ｍ∕ｓ范围内时压降变化更为稳定ꎬ且更有利于初生纤维内应力ꎻ流速的上升增大了自由段内平均剪切速率ꎬ强化了熔体取向程度ꎬ但入口流速为２.０ｍ∕ｓ和３.０ｍ∕ｓ时流道内最大剪切速率达１０５数量级ꎬ熔体破裂的可能性更高ꎬ不利于流动稳定性ꎮ喷丝板几何结构不变的情况下入口流速对熔体流动非均匀系数影响不大ꎮ研究表明应选择１.０ｍ∕ｓ的入口流速ꎮｂ)口模长径比为２和３时挤出前后平均速度变化程度小ꎬ流动更稳定ꎻ长径比为２和３时压降更有利于初生纤维内应力ꎻ长径比为２㊁３㊁４时自由段内平均剪切速率高ꎬ即熔体取向程度较高ꎬ但长径比为２和４时自由段内仍明显存在剪切速率极大值ꎬ易导致熔体破裂不利于流动稳定性ꎮ同时ꎬ增大长径比时由于熔体始终处于充分发展段ꎬ因此边界层越厚ꎬ流动越均匀ꎬ表现为非均匀系数减小ꎮ研究表明长径比为３喷丝板最佳ꎮｃ)收敛角为５４ʎ和７４ʎ时挤出前后平均速度变化程度小ꎬ流动更稳定ꎻ收敛角在５４ʎ~９６ʎ范围内时压降变化较为稳定ꎬ最大相差１４.２９％ꎬ处于合理范围ꎻ自由段内熔体平均剪切速率随收敛角增大而下降ꎬ熔体取向程度降低ꎬ但收敛角为５４ʎ和７４ʎ时流道内熔体中心最大剪切速率较小ꎬ熔体不易破裂ꎬ流动稳定性更好ꎮ同时由于收敛角改变了口模入口处的径向速度分量ꎬ对流动均匀性的影响较为明显ꎮ研究表明收敛角为７４ʎ的喷丝板最佳ꎮ参考文献:[１]国家统计局.２０２２年中国化学纤维产量[ＥＢ∕ＯＬ].[２０２３￣０６￣１５].ｈｔｔｐｓ:∕∕ｄａｔａ.ｓｔａｔｓ.ｇｏｖ.ｃｎ∕ｅａｓｙｑｕｅｒｙ.ｈｔｍ?ｃｎ＝Ｃ０１.ＮａｔｉｏｎａｌＢｕｒｅａｕｏｆＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ.Ｃｈｅｍｉｃａｌｆｉｂｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎ２０２２ｏｆＣｈｉｎａ[ＥＢ∕ＯＬ].[２０２３￣０６￣１５].ｈｔｔｐｓ:∕∕ｄａｔａ.ｓｔａｔｓ.ｇｏｖ.ｃｎ∕ｅａｓｙｑｕｅｒｙ.ｈｔｍ?ｃｎ＝Ｃ０１.[２]ＩＲＭＡＴＯＶＡＭＢꎬＳＯＤＩＱＡＬＩＹＥＶＡＦＭ.Ｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｏｃａｌｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒꎬｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅｇｒａｎｕｌｅｓ[Ｊ].ＡＣＡＤＥＭＩＣＩＡ:ＡｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２２ꎬ１２(６):１６￣２２. [３]杨童童ꎬ李世君ꎬ刘峰ꎬ等.阻燃用聚酯纤维的性能及其纺纱工艺探究[Ｊ].合成技术及应用ꎬ２０２０ꎬ３５(３):３９￣４４.ＹＡＮＧＴｏｎｇｔｏｎｇꎬＬＩＳｈｉｊｕｎꎬＬＩＵＦｅｎｇꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒａｎｄｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０２０ꎬ３５(３):３９￣４４.[４]万雷ꎬ吴文静ꎬ吕佳滨ꎬ等.我国对位芳纶产业链发展现状及展望[Ｊ].高科技纤维与应用ꎬ２０１９ꎬ４４(３):２１￣２６.ＷＡＮＬｅｉꎬＷＵＷｅｎｊｉｎｇꎬＬÜＪｉａｂｉｎꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｐａｒａ￣ａｒａｍｉｄｉｎｄｕｓｔｒｙｃｈａｉｎｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｈｉ￣ＴｅｃｈＦｉｂｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ４４(３):２１￣２６.[５]李杜ꎬ陈清清ꎬ张玲丽ꎬ等.芳纶１４１４装甲材料的制备及拉伸性能探讨[Ｊ].棉纺织技术ꎬ２０２２ꎬ５０(９):１９￣２３.ＬＩＤｕꎬＣＨＥＮＱｉｎｇｑｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＬｉｌｉｎｇꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｙｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆａｒａｍｉｄ１４１４ａｒｍｏｕｒｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＣｏｔｔｏｎＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ５０(９):１９￣２３.[６]赵智垒ꎬ丁永春ꎬ杨中桂ꎬ等.高性能纤维复合材料在海上风电的应用[Ｊ].船舶工程ꎬ２０２２ꎬ４４(Ｓ１):５１￣５６.ＺＨＡＯＺｈｉｌｅｉꎬＤＩＮＧＹｏｎｇｃｈｕｎꎬＹＡＮＧＺｈｏｎｇｇｕｉꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒ[Ｊ].ＳｈｉｐＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２２ꎬ４４(Ｓ１):５１￣５６. [７]ＧＡＬＩＺＩＡＰꎬＳＣＩＴＩＤꎬＳＡＲＡＧＡＦꎬｅｔａｌ.Ｏｆｆ￣ａｘｉｓｄａｍａｇｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｆｉｂｅｒ￣ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒａｅｒｏｓｐａｃｅｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０２０ꎬ４０(７):２６９１￣２６９８.[８]任明当ꎬ苏荣ꎬ杨屹.芳纶纤维在光电线缆中的应用探赜[Ｊ].光纤与电缆及其应用技术ꎬ２０２３(１):１￣６.ＲＥＮＧＭｉｎｇｄａｎｇꎬＳＵＲｏｎｇꎬＹＡＮＧＹｉ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆａｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｉｎｏｐｔｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｂｌｅｓ[Ｊ].ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＣａｂｌｅａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０２３(１):１￣６.[９]ＹＯＵＮＥＳＢ.Ａｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ￣ｓｔａｇｅｈｏｔ￣ｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｌｉｎｅａｒａｌｉｐｈａｔｉｃ￣ａｒｏｍａｔｉｃｃｏ￣ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ３(４):１８６￣２０２.９８第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响[１０]ＲＡＯＰＮꎬＳＡＢＡＶＡＴＨＧＫꎬＰＡＵＬＳＮ.ＩｍｐａｃｔｏｆＭＴＡｂｌｅｎｄ％ｉｎｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＳＮＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０２１ꎬ３(２):１￣１１. [１１]郝浩然.熔融纺丝组件内流体力学性能的研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０２１.ＨＡＯＨａｏｒａｎ.ＳｔｕｄｙｏｎＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭｅｌｔＳｐｉｎｎｉｎｇＰａｃｋ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１.[１２]ＰＡＰＫＯＶＤꎬＤＥＬＰＯＵＶＥＮꎬＤＥＬＢＲＥＩＬＨＬꎬｅｔａｌ.Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｓｔｒｏｎｇａｎｄｔｏｕｇｈｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈｌｏｗｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ:Ｔｏｗａｒｄｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｕｐｅｒｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＡＣＳｎａｎｏꎬ２０１９ꎬ１３(５):４８９３￣４９２７.[１３]ＭＩＳＺＴＡＬ￣ＦＡＲＡＪＢꎬＰᶒＣＨＥＲＳＫＩＲＢꎬＤＥＮＩＳＰꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｓｉｎｔｈｅｅｎｔｉｒｅｒａｎｇｅｏｆｕｎｉａｘｉａｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｏｌｙｍｅｒꎬ２０１９ꎬ１７３:１４１￣１５７.[１４]ＧＡＮＸＨꎬＬＩＵＱꎬＭＡＸＪ.Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｉｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｐｏｒｅ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１１ꎬ３８３:１１０￣１１５.[１５]ＳＵＲＥＳＨＫꎬＳＥＬＶＡＭＫꎬＫＡＲＵＮＡＮＩＴＨＩＢ.ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｆｌｏｗｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｐｏｗｅｒ￣ｌａｗｆｌｕｉｄｓｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒｕｄｅｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｃｈｏｌｌｏｗｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｔｈｒｏｕｇｈａｎａｎｇｕｌａｒｓｐｉｎｎｅｒｅｔ[Ｃ]∕∕ＡＩＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ.ＣｈｅｎｎａｉꎬＩｎｄｉａ.ＡＩＰＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇꎬ２０１９:１６０￣１６０. [１６]张伟ꎬ成文凯ꎬ张先明.涤纶工业丝熔融纺丝过程的数值模拟[Ｊ].现代纺织技术ꎬ２０２２ꎬ３０(５):５２￣５９.ＺＨＡＮＧＷｅｉꎬＣＨＥＮＧＷｅｎｋａｉꎬＺＨＡＮＧＸｉａｎｍｉｎｇ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ３０(５):５２￣５９.[１７]吴金亮ꎬ王铁军ꎬ孙福ꎬ等.细旦多孔聚酯预取向丝Ｂａｒｍａｇ环吹纺丝组件的设计[Ｊ].现代纺织技术ꎬ２０２１ꎬ２９(６):４９￣５４.ＷＵＪｉｎｌｉａｎｇꎬＷＡＮＧＴｉｅｊｕｎꎬＳＵＮＦｕꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎｏｆＢａｒｍａｇｒｉｎｇｂｌｏｗｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｆｉｎｅｄｅｎｉｅｒｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｒｅ￣ｏｒｉｅｎｔｅｄｙａｒｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１ꎬ２９(６):４９￣５４.[１８]孙华平ꎬ冯培ꎬ杨崇倡.基于Ｐｏｌｙｆｌｏｗ对扁平复合导电纤维喷丝板孔道优化设计[Ｊ].合成纤维工业ꎬ２０１９ꎬ４２(３):６９￣７３.ＳＵＮＨｕａｐｉｎｇꎬＦＥＮＧＰｅｉꎬＹＡＮＧＣｈｏｎｇｃｈａｎｇ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔｐｉｌｏｔｈｏｌｅｆｏｒｆｌａｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｂｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｆｌｏｗｓｏｆｔｗａｒｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ４２(３):６９￣７３.[１９]付丽ꎬ薛平ꎬ刘丽超ꎬ等.ＰＥ￣ＵＨＭＷ∕ＰＥ￣ＨＤ熔融挤出初生丝挤出胀大现象模拟分析[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１９ꎬ４７(４):５３￣５８.ＦＵＬｉꎬＸＵＥＰｉｎｇꎬＬＩＵＬｉｃｈａｏꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓｗｅｌｌｉｎｇｉｎａｓ￣ｓｐｕｎｆｉｌａｍｅｎｔｏｆｔｈｅＰＥ￣ＵＨＭＷ∕ＰＥ￣ＨＤｂｌｅｎｄｓｍｅｌｔｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ４７(４):５３￣５８.[２０]付丽.超高分子量聚乙烯熔融挤出初生丝过程的模拟与实验研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０１９.ＦＵＬｉ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｅｌｔＥｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆＵｌｔｒａＨｉｇｈＭｏｌｅｃｕｌａｒＷｅｉｇｈｔＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９.[２１]赵力宁ꎬ林鑫ꎬ黄卫东.较低剪切速率下过冷熔体非枝晶组织的形成与演化[Ｊ].金属学报ꎬ２０１１ꎬ４７(４):４０３￣４０９.ＺＨＡＯＬｉｎｉｎｇꎬＬＩＮＸｉｎꎬＨＵＡＮＧＷｅｉｄｏｎｇ.Ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｎ￣ｄｅｎ￣ｄｒｉｔｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｍｅｌｔｗｉｔｈｌｏｗｅｒｓｈｅａｒｉｎｇｒａｔｅ[Ｊ].ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２０１１ꎬ４７(４):４０３￣４０９.[２２]ＤＥＫＯＲＴＧꎬＬＥＯＮÉＮꎬＳＴＥＬＬＡＭＡＮＮＳＥꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈｅａｒｒａｔｅｏｎｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｆａｖａｎｉｌｌｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒ[Ｊ].Ｐｏｌｙｍｅｒｓꎬ２０１８ꎬ１０(９):７５￣７６.[２３]顾家耀.ＰＯＹ条干不匀率影响因素的探讨[Ｊ].合成纤维工业ꎬ１９９３ꎬ１６(１):５３￣５６.ＧＵＪｉａｙａｏ.ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓｏｆＰＯＹ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ１９９３ꎬ１６(１):５３￣５６.[２４]邹爱国.黑色锦纶６ＰＯＹ纺丝工艺[Ｊ].广东化纤ꎬ１９９９(２):１￣３.ＺＯＵＡｉｇｕｏ.Ｂｌａｃｋｎｙｌｏｎ６ＰＯＹｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＧｕａｎｄｏｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒꎬ１９９９(２):１￣３.０９ 现代纺织技术第３１卷ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍｅｌｔｉｎｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓＳＨＥＮＺｅｋｕｎꎬＷＡＮＧＨｕｉꎬＹＩＮＧＱｉｆａｎ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１６２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｌｙｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒｓｉｓｓｔｉｌｌａｇｒｅａｔｃｈａｌｌｅｎｇｅ.Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｉｎｔｈｅｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｓｐｉｎｎｉｎｇ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｔｈｅｆｌｏｗｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｍｅｌｔｉｎｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｍｅｌｔｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｍｅｌｔｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｃｌａｒｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ.Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙ ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅｌｔｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｔａｂｌｅａｔ１ｍ∕ｓ.Ｔｈｅｔｉｍｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｒａｎｇｅｓｆｒｏｍ０.５ｍ∕ｓｔｏ１ｍ∕ｓ ａｎｄｉｓｍｏｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｉｂｅｒ.Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｒｅｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓｔｈｅｍｅｌｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ.Ｈｏｗｅｖｅｒ ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓ２ｍ∕ｓａｎｄ３ｍ∕ｓ ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｒｅａｃｈｅｓ１０５ｏｒｄｅｒｓｏｆｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｒａｃｔｕｒｅｉｓｈｉｇｈｅｒ ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｆｌｏｗｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗｈｅｎｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｇｅｏｍｅｔｒｙｉｓｕｎｃｈａｎｇｅｄ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆ１ｍ∕ｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｅｌｅｃｔｅｄ.Ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ａｎｄ３ ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｈａｎｇｅｓｌｅｓｓ ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ａｎｄ３ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｓｍｏｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｉｂｅｒ.Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ ３ ４ ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｒｅｅｓｅｃｔｉｏｎｉｓｈｉｇｈ ｔｈａｔｉｓ ｔｈｅｍｅｌｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｉｓｈｉｇｈ.Ｈｏｗｅｖｅｒ ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ａｎｄ４ ｔｈｅｒｅｉｓｓｔｉｌｌａｍａｘｉｍｕｍｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｒｅｅｓｅｃｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈｉｓｅａｓｙｔｏｌｅａｄｔｏｍｅｌｔｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｉｓｎｏｔｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｆｌｏｗｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ａｓｔｈｅｍｅｌｔｉｓａｌｗａｙｓｉｎｔｈｅｆｕｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅｔｈｉｃｋｅｒｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｓ ｔｈｅｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍｔｈｅｆｌｏｗｗｉｌｌｂｅ ａｎｄｔｈｅｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｗｉｔｈａｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｆ３ｉｓｔｈｅｂｅｓｔ.Ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｉｓ５４ʎａｎｄ７４ʎ ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｈａｎｇｅｓｌｅｓｓ ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｉｓｆｒｏｍ５４ʎｔｏ９６ʎ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｃｈａｎｇｅｓｓｔａｂｌｙｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆ１４.２９％ ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｒａｎｇｅ.Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅｌｔｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｒｅｅｓｅｃｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ ａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｍｅｌｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒ ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｉｓ５４ʎａｎｄ７４ʎ ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｍｅｌｔｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｉｓｓｍａｌｌ ｔｈｅｍｅｌｔｉｓｎｏｔｅａｓｙｔｏｂｒｅａｋ 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熔融纺丝法研究聚乙烯熔体的拉伸流变性能
熔融纺丝法研究聚乙烯熔体的拉伸流变性能钟磊;梁基照【摘要】采用熔融纺丝法研究了低密度聚乙烯(PE-LD)、线形低密度聚乙烯(PE-LLD)和高密度聚乙烯(PE-HD)熔体的拉伸流变性能.结果表明,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的熔体强度都随温度的升高而下降;随着拉伸应变速率和温度的升高,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的拉伸黏度下降;随着挤出速率的提高,相同应变速率下,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的拉伸应力和拉伸黏度都有所降低.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2010(024)011【总页数】4页(P72-75)【关键词】低密度聚乙烯;线形低密度聚乙烯;高密度聚乙烯;熔融纺丝;拉伸流变性能【作者】钟磊;梁基照【作者单位】广西民族大学化学与生态工程学院,广西,南宁,530006;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东,广州,510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+2Abstract:The extensional rheological behaviors of low-density polyethylene(PE-LD),linear lowdensity polyethylene(PE-LLD),and high-density polyethylene(PE-HD)were studied in melt spinning process.Itshowed that both melt strength and extensional viscosity of PE-LD,PE-LLD,and PE-HD melt decreased with increasing temperature.With increasing extensional strain rate,both extensional stress and extensional viscosity of PE-LD,PE-LLD,and PE-HD melt decreased.Key words:low-density polyethylene;linear low-density polyethylene;high-density polyethylene;melt spinning;extensional rheological behavior在许多聚合物加工过程中,如注射成型、挤出、纺丝、吹膜、吹塑等,都存在拉伸流动,材料的拉伸流变性能对加工工艺过程和制品的最终性能都会产生重要影响[1]。
聚甲醛生产技术的研究分析
聚甲醛生产技术的研究分析摘要：伴随着时代的进步和社会经济快速发展，我国聚甲醛生产技术也获得了明显的进步。
聚甲醛是一种综合型工程塑料，在我国各个行业领域不断发展背景下，对这种综合型工程塑料所提出的需求也越来越大，同时也为我国聚甲醛生产带来了一系列问题，从而影响着聚甲醛生产的实际效率。
对此本文将介绍聚甲醛生产的主要工艺方式，结合我国聚甲醛行业现状，提出科学高效的技术应用类型。
关键词：聚甲醛；生产工艺；三聚甲醛；聚合聚甲醛化学名称为聚氧化亚甲基，简称为POM，一般有会均聚甲醛和共聚甲醛两种类型。
POM是一种结晶性热塑型树脂，在一些传统生产领域中可以代替黄铜、锌以及铝等金属制件的部件生产。
同时，聚甲醛具有良好的抗疲劳性、滑动性、高弹性模量以及耐腐蚀性等等，在熔接、印刷等附加值较高的生产加工领域应用较为频繁。
像燃料油泵模块加工、卫生间用品部件加工等等。
此外，在一些新型应用领域，像医疗技术和运动器械等方面，聚甲醛也表现出了十分优良的增长态势。
1.聚甲醛生产工艺类型1.均聚甲醛生产工艺均聚甲醛工艺结构式为R（﹣CH2O﹣）nR，其中R是携带着CH3﹣CH=O的基团。
该技术在我国最具代表性的就是住邦公司的均聚甲醛技术，具体技术生产流程为：此技术最初生产出的原料质量浓度为50%左右的稀甲醛，在经过脱水精细化处理之后，可以将其中所包含的杂质去除，再利用热裂解方式来获取纯甲醛[1]。
在此之后，将催化剂、分子量调节剂和终止剂等添加剂融入其中，最终结合为聚甲醛。
在这些流程结束之后，还要利用醋酐溶液使生产处的聚甲醛集料热稳定性更高，加入抗氧化剂等增强功能需求的添加剂，挤出、干燥并老化成聚甲醛成品。
1.共聚甲醛生产工艺共聚甲醛结构式为（﹣CH2O﹣）m[﹣CH2O﹣CH2﹣CH2﹣]n，在此结构式中，m与n的比例为90:1。
从结构式当中可以得知，共聚物主链是-C-O-和-C-C-，聚合物大致在60000-100000区间之内。
聚甲醛纤维
（4）在较高温度下发生的无规断链，熔融纺丝的温度下聚甲醛 基本不会发生该类反应。
2.聚甲醛熔融纺丝面临的问题及解决方法
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目前通过分子结构设计和添加稳定剂，已经有工业化的聚甲醛树脂适 于熔融纺丝，以下以云天化M90为例：
在高剪切速率范围内，当温度高于215 ℃时，温度对聚甲醛熔体粘度 影响很小，此时的粘度范围也与常规熔融纺丝聚合物在相应的纺丝温 度相当。因此，从熔体的流变行为考虑，纺丝温度在215℃是适宜的 。而在215℃恒温15min时，聚甲醛的热失重率小于0.05%，可以满足 纺丝的要求。
分子链结构 不稳定，热
稳定性差
结晶速度快、 结晶度可达 70~90%
硬度大、模 量高、尺寸 稳定性好、
耐腐蚀
分子链规整线 性高分子
POM
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1.聚甲醛纤维的制备方法
1960年，美国的Albert C.williams等第一次发表了 关于高强度聚甲醛纤维的专利。1969年，通过熔融纺 丝法制得了聚甲醛纤维。近十几年来，国内对聚甲醛 纤维的制备研究较多。
1.聚甲醛纤维的制备方法
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1.4 熔融纺丝法
上个世纪60年代，已经开始研究通过熔融纺丝制备聚 甲醛纤维，但由于聚甲醛熔融纺丝时面临了许多问题，长 期以来难以得到发展，直到近 十几年来，聚甲醛的熔融 纺丝才取得了较大的进展。
工艺简单 生产效率高
熔融纺丝法是实现聚 甲醛纤维工业化的理 想方法。
2.聚甲醛熔融纺丝面临的问题及解决方法
2.聚甲醛熔融纺丝面临的问题及解决方法
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加工条件控制：冷冻法
开滦化工的发明专利：一种高强高膜聚甲醛纤维及 其制备方法
聚甲醛熔体从喷丝头挤出后先后经空气和冷冻液进行 冷却得到初生纤维，初生纤维经高倍拉伸得到高强高 膜聚甲醛纤维。冷冻液为温度低于零度的高沸点醇类 的水溶液。
【精品】聚甲醛POM应为应变曲线及各项指标
聚甲醛（POM)应为应变曲线及各项指标聚合物的熔体流动性质一、MI—-—--熔融指数（MFR--——-熔体质量流动速率)：1、概念：熔体质量流动速率（MFR)的定义是热塑性塑料试样在一定温度、恒定压力下，熔体在10min内流经标准毛细管的质量值,单位:g/（10min)。
通常用MFR来表示。
熔体流动速率以前称为熔融指数（MI）。
是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。
热塑性塑料熔体流动速率(MFR）测试方法：将一定质量的热塑性塑胶粒试样装在一条指定的长度和直径的垂直料筒中，在规定温度（190℃），荷载（2.16kg）和桶内活塞位置的情况下，加热到熔融状态（360s）后，在承受负荷的活塞作用下从标准规定直径的口模被压出的质量。
下图是熔体流动速率试验的结构示意图。
料筒外面包裹的是加热器，在料筒的底部有一只口模,口模中心是熔体挤压流出的毛细管。
料筒内插入一支活塞杆，在杆的顶部压着砝码。
试验时，先将料筒加热，达到预期的试验温度后，将活塞杆拔出,在料筒中心孔中灌入试样（塑料粒子或粉末)，用工具压实后，再将活塞杆放入，待试样熔融，在活塞杆顶部压上砝码，熔融的试样料通过口模毛细管被挤出.2、熔体流动速率可以用作区别各种热塑性塑料在熔融状态时的流动性的一个指标。
对于同一类高聚物，可由此来比较出分子量的大小。
一般来说,同类的高聚物，分子量越高，其强度、硬度、韧性、缺口冲击等物理性能也会相应有所提高。
反之，分子量小,熔体流动速率则增大，材料的流动性就相应好一些。
在塑料加工成型中，对塑料的流动性常有一定的要求。
如压制大型或形状复杂的制品时，需要塑料有较大的流动性，如果流动性太小，常会使塑料在模腔内填塞不紧，从而使制品质量下降，甚至成为废品.聚甲醛MI值与其分子量大小密切相关，一般情况MI值越小，平均分子量越高及粘度愈大,处于熔融时的流动性越差，反之MI愈大平均分子量越低粘度愈小,处于熔融时的流动性越好。
因此，熔体流动速率的应用上，主要是用来表征由同一工艺流程制成的高聚物其性能的均匀性，并对热塑料高聚物进行质量控制,简便地给出热塑料高聚物熔体流动性的度量，作为加工性能的指标。
共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形
第３１卷㊀第４期２０２３年７月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.４Ｊｕｌ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２２１１０４０共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形姬㊀洪１ꎬ宋明根１ꎬ张㊀玥２ꎬ陈㊀康３ꎬ张玉梅２(１.浙江尤夫高新纤维股份有限公司ꎬ浙江湖州㊀３１３０１７ꎻ２.东华大学ꎬａ.材料科学与工程学院ꎻｂ.高性能纤维及制品教育部重点实验室(Ｂ类)ꎬ上海㊀２０１６２０ꎻ３.浙江理工大学材料科学与工程学院ꎬ杭州㊀３１００１８)㊀㊀摘㊀要:为了纺制兼具良好阻燃与力学性能的共聚型阻燃聚酯工业丝ꎬ在分析高分子量阻燃共聚酯流变特性以及量化不同纺丝温度条件下共聚酯热降解程度的基础上ꎬ设计和优化熔融纺丝工艺ꎮ对纺制的阻燃工业丝力学性能与阻燃性能进行测试ꎬ并采用Ｘ￣射线衍射和声速纤维取向测量仪对纤维的微细结构进行测试分析ꎮ结果表明:相较纯ＰＥＴꎬ共聚酯熔体黏度较低ꎬ温敏性更为明显ꎮ采用低的纺丝温度(２８５ħ左右)ꎬ熔体黏度对纺丝压力影响小且热降解程度低ꎬ可制备断裂强度为６.７５ｃＮ∕ｄｔｅｘ㊁极限氧指数(ＬＯＩ)可达３１％的共聚型阻燃聚酯工业丝ꎬ且其阻燃耐久性突出ꎬ实现了良好阻燃性能与力学性能共聚型阻燃聚酯工业丝的制备ꎮ关键词:聚酯工业丝ꎻ共聚型ꎻ阻燃ꎻ力学性能中图分类号:ＴＳ１０２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０４￣００５６￣０７收稿日期:２０２２１１２４㊀网络出版日期:２０２３０２２２基金项目:高性能纤维及制品教育部重点实验室开放课题(２０２０)作者简介:姬洪(１９８７ )ꎬ男ꎬ山东泰安人ꎬ博士ꎬ主要从事高性能纤维材料开发与应用方面的研究ꎮ通信作者:张玉梅ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｙｍ＠ｄｈｕ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀采用高分子量(Ｍｎ>２.５´１０４ꎬ[η]>０ ８５ｄＬ∕ｇ)聚对苯二甲酸乙二醇酯(ＰＥＴ)制备的聚酯工业丝具有强度高㊁模量大㊁耐热性能好等优点[１]ꎬ广泛用于安全带㊁吊装带㊁土工布㊁汽车帘子线㊁缆绳㊁传送带等领域[２￣３]ꎮ但是ꎬＰＥＴ的极限氧指数(ＬＯＩ)只有２０％左右ꎬ在纤维燃烧性能等级划分中属于易燃等级ꎬ限制了其应用领域的进一步拓展[４￣６]ꎮ通过聚合反应将阻燃单体共聚引入聚酯大分子链ꎬ可以有效避免阻燃剂在聚酯加工及使用过程中的迁移ꎬ与共混添加法相比具有阻燃耐久等优点ꎬ是制备阻燃聚酯纤维材料的一种较为理想的方法[７￣８]ꎮ采用共聚法制备阻燃聚酯工业丝的技术要求高ꎬ由于共聚单体空间位阻㊁大分子链规整性破坏以及弱键等原因ꎬ阻燃共聚酯在固相缩聚反应(ＳＳＰ)中分子量提升[９]以及在纺丝加工过程中高分子量共聚酯的分子量保持是制备共聚型阻燃聚酯工业丝的关键技术ꎮＰＥＴ在高温加工条件下会发生降解反应ꎬ严重影响制品性能与品质[１０]ꎮ阻燃共聚酯因阻燃单体的引入ꎬ其键接结构发生改变ꎬ相较于常规ＰＥＴ可能更易发生热解[１１￣１３]ꎮ现有共聚型阻燃聚酯工业丝产品其力学性能与阻燃性能难以兼顾(断裂度６.５ｃＮ∕ｄｔｅｘ左右ꎬＬＯＩ在３０％以下)ꎬ远不能满足特殊的工业应用领域ꎬ如用于水龙带㊁过滤∕通风织物和涂层织物等的特定要求[１５]ꎮ目前高分子量阻燃共聚酯在熔融纺丝过程中的热降解及工艺调控的相关信息未见报道ꎬ然而ꎬ这对于其热解控制㊁分子量的保持具有重要意义ꎮ另一方面ꎬ聚合物熔体流变特性是熔融纺丝加工中的关键参数ꎬ不仅受共聚阻燃剂的影响ꎬ同时分子量参数的微小变化也会导致其流变特性行为的显著变化ꎮ因此为保证纺丝顺利进行以及成纤力学性能ꎬ需要对这些材料特性指标予以明确ꎬ为相应的工艺提供参数指导ꎮ在以往研究阻燃共聚酯ＳＳＰ反应并成功制备高分子量共聚酯的基础上[９]ꎬ本文首先研究纺丝熔融加工条件下高分子量阻燃共聚酯的流变行为ꎬ并对纺丝工艺进行相应设计ꎬ对纺丝成型过程中共聚酯的热降解程度进行明确ꎬ据此优化纺丝工艺ꎬ最后对制备的工业丝的性能与结构进行测试㊁表征和分析ꎮ１㊀实㊀验１.１㊀实验材料高分子量聚酯(ＨＰＥＴꎬ特性黏度为(１.０５０ʃ０ ００３)ｄＬ∕ｇ)和高分子量阻燃共聚酯(ＨＦＲＰꎬ特性黏度为(１.０５０ʃ０.００５)ｄＬ∕ｇ)ꎬ均由浙江尤夫高新纤维股份有限公司提供ꎬ阻燃共聚酯所采用的阻燃剂为２￣羧乙基苯基次磷酸(ＣＥＰＰＡ)ꎬ共聚酯的磷含量为０.００６％ꎮ１.２㊀纺丝试验以ＨＰＥＴ和ＨＦＲＰ为原料ꎬ采用纺丝￣后牵伸两步法制备聚酯工业丝(Ｐ￣Ｙ)和阻燃聚酯工业丝(ＦＲＰ￣Ｙ)ꎬ设计单纤纤度为５ｄｔｅｘꎮ熔融纺丝工艺:采用日本ＡＢＥ公司纺丝机进行纺丝试验ꎬ其中喷丝板规格为:孔径为５ｍｍꎬ孔数为３６孔ꎮ纺丝试验中螺杆(一区到四区)㊁管道㊁计量泵以及箱体温度设置如表１所示ꎮ熔体由喷丝板挤出后ꎬ经侧吹冷却ꎬ通过纺丝甬道后由卷绕机卷绕成筒ꎬ卷绕速度为８００ｍ∕ｍｉｎꎮ表１㊀纺丝温度Ｔａｂ.１㊀Ｓｐｉｎｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ样品螺杆温度∕ħ编号一区二区三区四区管道∕ħ计量泵∕ħ箱体∕ħＨＰＥＴ０３０５３２５３２０３２０３２０３２０３２０ＨＦＲＰ１３０５３２５３２０３２０３２０３２０３２０２２９０３１５３１０３０５３０５３０５３０５３２９０３０５３０５３００２９５２９５２９５４２８５２９５２９５２９０２９０２９０２９０５２８０２８５２８５２８２２８２２８０２８０㊀㊀后牵伸工艺:采用平行牵伸机(苏州特发机电有限公司ꎬＴＦ￣１００)对熔纺低速卷绕的初生丝进行牵伸ꎮ其中工艺参数为:热盘温度为８０ħꎻ热板温度为１６０ħꎬ牵伸倍数分别为３.２ꎬ３.８ꎬ４.２ꎬ４.６ꎮ热管牵伸工艺:采用有机高性能纤维温控多级牵伸实验装置(实验室自制装置)对平板牵伸倍率为３.２倍的纤维进行三级热管牵伸ꎬＰ￣Ｙ和ＦＲＰ￣Ｙ两种样品的热牵伸温度如表２所示ꎬ总后牵伸倍率为５.８倍ꎮ表２㊀热牵伸温度Ｔａｂ.２㊀Ｈｅａｒｔ￣ｄｒａｗｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ样品一级热管∕ħ二级热管∕ħ三级热管∕ħＰ￣Ｙ９０１８５１９０ＦＲＰ￣Ｙ９０１６０１７０１.３㊀测试与表征１.３.１㊀特性黏度参照标准ＧＢ∕Ｔ１４１９０－２０１７«纤维级聚酯切片(ＰＥＴ)试验方法»ꎬ将干燥充分的样品溶解于苯酚∕１ꎬ１ꎬ２ꎬ２￣四氯乙烷(５０∕５０ꎬ质量比)混合溶剂ꎬ溶液浓度为０.５０ｇ∕ｄＬꎮ在恒温水浴槽中ꎬ温度(２５ʃ０.０５)ħ下使用毛细管直径０.７~０.８ｍｍ的乌氏黏度计进行特性黏度测定ꎮ１.３.２㊀燃烧性能测试ＬＯＩ值(极限氧指数)测试中将５０根纱线加捻ꎬ捻度约２０捻∕１０ｃｍꎬ制成长约１０ｃｍ的绳状样条ꎬ参考ＪＩＳＬ１０９１ １９９９«阻燃测试Ｅ￣１法»进行测试ꎻ垂直燃烧试验采用极限氧指数(ＬＯＩ)样条制备方法制备待测样品ꎬ参照ＧＢ∕Ｔ２４０８ ２０２１«塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法»进行燃烧测试ꎮ１.３.３㊀Ｘ￣射线衍射实验(ＸＲＤ)采用日本理学公司的Ｄ∕ｍａｘ￣２５５０ＶＢ＋∕ＰＣ型１８ｋＷ转靶Ｘ射线衍射仪进行ＸＲＤ测试ꎮ样品制成粉末状ꎬ以消除测试过程中取向对衍射强度的影响ꎮ将剪碎后的样品置于样品台上进行测试ꎬ其中Ｘ射线波长为０.１５４ｎｍꎬ２θ测试范围为５ʎ~６０ʎꎮ１.３.４㊀声速取向采用东华凯利公司的ＳＣＹ￣Ⅲ型声速取向测试仪ꎬ测定声波在纤维中的传播速率ꎬ计算纤维的声速取向因子ｆｓꎮ１.３.５㊀熔体流变性能测试将样品１２０ħ干燥１２ｈꎬ含水率低于６ˑ１０－５％ꎬ采用奥地利安东帕有限公司ＰｈｙｓｉｃａＭＣＲ３０１旋转７５ 第４期姬㊀洪等:共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形流变仪ꎬ选取等温恒定剪切速率时间扫描测试模式ꎬ２５ｍｍ平行板ꎬ间距１ｍｍꎬ剪切速率５ｓ－１ꎬ测试时间０~１８００ｓꎮ１.３.６㊀纤维力学性能测试采用ＹＧ０２０Ｂ形单纱强力测试仪ꎬ在恒温恒湿环境下(２０ħ∕６５％ＲＨ)对纤维力学性能进行测试ꎬ其中测试参数设定:强力测试加持距离２００ｍｍꎬ拉伸速度２００ｍｍ∕ｍｉｎꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀熔体流变特性由图１可知ꎬ两种样品熔体黏度ꎬ随着温度的增加ꎬ发生了明显降低ꎮ而两种样品通过对比可以发现ꎬ在相同温度条件下ꎬＨＦＲＰ的熔体黏度显著较低ꎬ这说明共聚改变了聚酯大分子链段结构ꎬ从而导致了熔体黏度变化ꎮ链段 跃迁 需要一个最小的能量(流动活化能әＥ)才可以由原位置跃迁至附近的空穴ꎬ阻燃共聚酯具有较高流动活化能әＥꎬ因此在流变测试结中显示ꎬ其黏度变化对温度表现出较高的敏感性ꎬ温度升高ꎬ其熔体黏度急剧下降ꎮ熔体变稀虽然能够从一定程度上降低板前压力增加流动性ꎬ但也会引起熔体强度劣化ꎬ特别是出喷丝板后熔体的稳定性有一定程度波动ꎬ因此适当地降低熔体温度ꎬ以提高熔体强度ꎮ由图１可知ꎬＨＦＲＰ在温度为２８５~２７５ħ之间的熔体黏度与ＨＰＥＴ在３００ħ左右的熔体温度相近ꎬ组件压力的公式(１)估算表明ＦＲＰＥＴ此温度区间的熔体板前压力与ＨＰＥＴ纺丝温度时的板前压力相比下降不到５％ꎬ不会发生较大波动ꎬ这有利于在生产过程中避免过多纺丝参数的调整ꎮDＰ＝１２８ηＬπｄ６ｑ(１)式中:DＰ为纺丝熔体流经喷丝孔的压力降ꎬＰａꎻＬ为微孔长度ꎬｍｍꎻｄ为微孔直径ꎬｍｍꎻη为熔体表观黏度ꎬＰａ ｓꎻｑ为单孔体积流量ꎬｍｍ３∕ｓ２.２㊀纺丝稳定性在纺丝实验中ꎬ重点对纺丝温度工艺参数进行了细致探讨ꎮ如表３不同纺丝温度条件时阻燃聚酯特性黏度降结果所示ꎬ高分子量阻燃共聚酯分子量降低(特性黏度)与纺丝加工温度密切相关ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀样品稳态流变测试结果Ｆｉｇ.１㊀Ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓａｍｐｌｅｓ表３㊀阻燃聚酯特性黏度降Ｔａｂ.３㊀Ｉ.Ｖ.ｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒｓ特征ＦＲＰ￣Ｙ１２３４５Ｐ￣Ｙ０纺丝温度∕ħ２８５２９５３０５３１５３２５３２５特性黏度∕(ｄＬ ｇ－１)０.９２０.８５０.７３０.６９０.６２０.９６特性黏度降∕％１１.５０１８.３０２９.８０３３.６０４０.３０８.６０ ８５ 现代纺织技术第３１卷㊀㊀在最高纺丝温度３０５ħ时ꎬ特性黏度由１.０５ｄＬ∕ｇ降低至０.６２ｄＬ∕ｇꎬ黏度降高达４０.３％ꎮ适当降低纺丝温度后ꎬ特性黏度降有所改善ꎬ在纺丝温度为２８０ħ左右时ꎬ在保证纺丝压力在稳定范围内的前提下ꎬ此时特性黏度降在１０.６％左右的较低水平ꎬ特性黏度可以维持在０.９３ｄＬ∕ｇ左右ꎬ基本满足了工业丝对高分子量的要求ꎮ并基于此ꎬ对此温度下熔纺卷绕成型的阻燃纤维进行进一步的牵伸加工处理ꎮ为获得更高强力ꎬ以满足工业丝强力指标要求ꎬ对低速卷绕获得的初生丝进一步进行牵伸加工ꎬ以获取更高取向与结晶度ꎬ达到较高强力ꎮ如表４不同牵伸倍率时阻燃聚酯工业丝力学性能测试结果所示ꎬ平板牵伸３.２~４.６倍时ꎬ纤维强度随着牵伸倍率的提高而增加明显ꎬ断裂伸长率随之降低ꎮＰ￣Ｙ与ＦＲＰ￣Ｙ两种样品相比较ꎬ发现在相同牵伸倍率时ꎬ后者强度始终低于Ｐ￣Ｙ样品ꎬ但是其断裂伸长较高ꎮ说明共聚结构对纤维强度影响明显ꎬ同时也赋予了纤维良好的可拉伸性ꎮ在平板牵伸最高倍率４.６倍时ꎬＦＲＰ￣Ｙ强度可以达到３.９８ｃＮ∕ｄｔｅｘꎬ为ＰＥＴ强度的８７.８％ꎬ而此时的断裂伸长率为２１.２％ꎬ表明ＦＲＰ￣Ｙ具有进一步牵伸以提高强度的潜力ꎮ对此ꎬ为进一步提高拉伸倍率ꎬ采用热管牵伸工艺ꎬ最终在稳定牵伸的情况下ꎬ最高倍率可以到达５.８倍ꎬ此时ＦＲＰ￣Ｙ强度达到了６.７５ｃＮ∕ｄｔｅｘ(ＰＥＴ的强度为７.２０ｃＮ∕ｄｔｅｘ)ꎬ实现了阻燃工业丝强度指标要求ꎮ表４㊀不同牵伸倍率时聚酯工业丝力学性能Ｔａｂ.４㊀Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒａｗｉｎｇｒａｔｉｏｓ牵伸比样品纤度∕ｄｔｅｘ强度∕(ｃＮ ｄｔｅｘ－１)断裂伸长率∕％３.２Ｐ￣Ｙ２８８.５１.９２７４.０ＦＲＰ￣Ｙ２９０.５１.８５１１９.９３.８Ｐ￣Ｙ２４２.８３.２５２５.６ＦＲＰ￣Ｙ２４９.８２.４２４９.８４.２Ｐ￣Ｙ２２２.１３.８７１９.９ＦＲＰ￣Ｙ２１８.１２.９３２６.７４.６Ｐ￣Ｙ１９８.４４.５３１８.３ＦＲＰ￣Ｙ１９３.２３.９８２１.２５.８Ｐ￣Ｙ１５９.８７.２０１２.５ＦＲＰ￣Ｙ１５６.１６.７５１３.４㊀㊀２.３㊀阻燃聚酯工业丝的结构聚酯工业丝的优异力学性能取决于其高结晶度㊁高取向度的微细结构ꎮ对于阻燃聚酯工业丝微观结构进行研究ꎬ一方面可以明确其结构特征并与力学性能关联ꎬ探究其构效关系ꎻ另一方面可以在明晰其结构性能关系的基础上ꎬ指明高强所需结构特征的调控方向ꎬ为进一步的工艺改进具有指导意义ꎮ为此对所制备的强力最高的普通聚酯工业丝和阻燃聚酯工业丝的超分子结构进行表征ꎮＰ￣Ｙ与ＦＲＰ￣Ｙ纤维的一维ＸＲＤ曲线如图２所示ꎬ可以看出两种样品的晶形结构完全一致ꎬ说明共聚酯大分子链只有纯聚酯链段才可以嵌入晶格ꎮ对其进行进一步数据处理ꎬ所得结构参数如表５所示ꎮ由表中数据可以看出ꎬＦＲＰ￣Ｙ纤维的结晶度明显较低ꎬ且晶粒尺寸较下ꎬ这是由于共聚结构对方大分子链规整性破坏所导致的ꎮ此外与Ｐ￣Ｙ纤维相比ꎬＦＲＰ￣Ｙ纤维的整体取向(ｆＳ)微弱降低ꎬ晶区取向(ｆｃ)变化不大ꎬ但是非晶区取向(ｆＡ)较低ꎮ如图３聚酯工业丝的结构示意图所示ꎬ阻燃共聚单元减少了纯聚酯链段数量并且影响近端纯聚酯链段长度不足难以嵌入晶格导致了超分子结构参数中结晶度下降以及非晶区链段因共聚单元难以拉直取向度较低ꎮ２.４㊀聚酯工业丝的阻燃性能选取强力最高的聚酯工业丝样品进行燃烧性能９５第４期姬㊀洪等:共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形测试结果如表６所示ꎮ阻燃聚酯工业丝实际磷含量测试结果为５.９ˑ１０－３％左右ꎮ极限氧指数(ＬＯＩ)测试结果显示ꎬＦＲＰ￣Ｙ纤维样品的ＬＯＩ可以达到３０.９％ꎬ表明其具有较好的阻燃性能ꎮ为了更全面地表征其燃烧性能ꎬ参照塑料测试标准ꎬ对其垂直燃烧性能进行了测试ꎮ其结果显示ꎬＦＲＰ￣Ｙ燃烧时间(２ｓ以内)明显降低ꎬ且样品损毁长度为０.７ｃｍꎬ较Ｐ￣Ｙ样品(８.１ｃｍ)显著改善ꎮ垂直燃烧实验中ꎬＦＲＰ￣Ｙ表现为难点燃ꎬ良好的离火自熄性以及难续燃的优异阻燃性ꎮ图２㊀Ｐ￣Ｙ工业丝和与ＦＲＰ￣Ｙ工业丝的ＷＡＸＤ曲线Ｆｉｇ.２㊀ＷＡＸＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＰ￣ＹｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｎｄＦＲＰ￣Ｙｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ㊀㊀㊀图３㊀聚酯工业丝结构示意Ｆｉｇ.３㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ表５㊀Ｐ￣Ｙ工业丝和ＦＲＰ￣Ｙ工业丝结构参数Ｔａｂ.５㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰ￣ＹｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｎｄＦＲＰ￣Ｙｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ样品Ｘｃ∕％取向参数ｆＳｆＡｆｃ晶粒尺寸∕ｎｍ(０１０)Ｐ￣Ｙ６０.８０.９５３０.８９２０.９７１３.８ＦＲＰ￣Ｙ５３.５０.９４８０.８７９０.９６８３.５表６㊀阻燃聚酯工业丝燃烧性能测试结果Ｔａｂ.６㊀Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ样品Ｐ￣ＹＦＲＰ￣ＹＦＲＰ￣Ｙ水洗６０次ＬＯＩ∕％２０.５３０.９３０.２垂直燃烧测试ｔｔ∕ｓ３９.４２.０２.８Ｌ∕ｃｍ８.１０.７０.９Ｔｃ∕次５１２㊀㊀注:ｔｔ为总燃烧时间ꎻＬ为损毁长度ꎻＴｃ为脱脂棉被引燃次数ꎮ３㊀结㊀论阻燃共聚单元的引入可破坏大分子链规整性降低了熔体黏度ꎬ影响结晶ꎬ同时共聚弱键更易发生降解ꎬ基于此优化设计了热解可控的纺丝工艺ꎬ降低纺丝温度㊁降低热拉伸定型温度与增加定型时间ꎬ制得阻燃性能(ＬＯＩ达３０％以上)良好的阻燃聚酯工业丝ꎬ拉伸断裂强度在６.７５ｃＮ∕ｄｔｅｘ左右ꎬ且水洗牢度性能优异ꎮ与普通聚酯工业丝相比力学性能降低的原因是阻燃共聚结构减少了可嵌入晶格链段数量ꎬ纤维结晶度和取向度降低ꎮ０６ 现代纺织技术第３１卷参考文献:[１]ＫＯＫＫＡＬＡＳＤＥꎬＢＩＫＩＡＲＩＳＤＮꎬＫＡＲＡＹＡＮＮＩＤＩＳＧＰ.ＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＳｂ２Ｏ３ｃａｔａｌｙｓｔｏｎｔｈｅｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｐｏｓｔｐｏｌｙｃｏｎ￣ｄｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙ(ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ１９９５ꎬ５５(５):７８７￣７９１. [２]王玉萍.涤纶工业丝行业发展现状及应用研究[Ｊ].合成纤维ꎬ２０１１ꎬ４０(９):１￣６.ＷＡＮＧＹｕｐｉｎｇ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｙａｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ[Ｊ].ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒｉｎＣｈｉｎａꎬ２０１１ꎬ４０(９):１￣６.[３]ＣＨＥＮＫꎬＹＵＪꎬＬＩＵＹꎬｅｔａｌ.Ｃｒｅｅｐｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅｔｏｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１９ꎬ６８(３):５５５￣５６３.[４]姬洪ꎬ张阳ꎬ陈康ꎬ等.基于动力学特性的黑色高强聚酯工业丝研发[Ｊ].纺织学报ꎬ２０２０ꎬ４１(４):１￣８.ＪＩＨｏｎｇꎬＺＨＡＮＧＹａｎｇꎬＣＨＥＮＫａｎｇꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｂｌａｃｋｈｉｇｈ￣ｔｅｎａｃｉｔｙｐｏｌｙｅｓｔｅｒｙａｒｎｓｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２０ꎬ４１(４):１￣８.[５]ＣＨＥＮＬꎬＷＡＮＧＹ.Ａｒｙｌｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅｓ:Ｕｓｅｆｕｌｈａｌｏｇｅｎ￣ｆｒｅｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓｆｏｒｐｏｌｙｍｅｒｓ[Ｊ].Ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１０ꎬ３(１０):４７４６￣４７６０.[６]ＪＩＨꎬＣＨＥＮＫꎬＳＯＮＧＭＧꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｆｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｃｒｅｅｐｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＴｅｘｔｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０２２ꎬ１１３(２):２７３￣２８０.[７]姬洪ꎬ冯新星ꎬ陈建勇ꎬ等.芳纶１３１３∕阻燃涤纶混纺纱线的阻燃抗熔滴性能[Ｊ].纺织学报ꎬ２０１３ꎬ３４(４):３７￣４０.ＪＩＨｏｎｇꎬＦＥＮＧＸｉｎｘｉｎｇꎬＣＨＥＮＪｉａｎｙｏｎｇꎬｅｔａｌ.Ｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔａｎｄｍｅｌｔ￣ｄｒｉｐｐｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｒａｍｉｄ１３１３∕ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｂｌｅｎｄｅｄｙａｒｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１３ꎬ３４(４):３７￣４０. [８]ＣＨＥＮＨＢꎬＣＨＥＮＬꎬＤＯＮＧＸꎬｅｔａｌ.Ｂｌｏｃｋｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｏｌｙ(ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)ｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｖｉａｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ:Ｒｅａｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｏｌｙｍｅｒꎬ２０１２ꎬ５３(１６):３５２０￣３５２８. [９]ＷＡＮＧＬＳꎬＷＡＮＧＸＬꎬＹＡＮＧＬ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎａｎｄｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｅｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｐｏｌｙ(ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｔｒｉａｒｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅｏｘｉｄｅ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙꎬ２０００ꎬ６９(１):１２７￣１３０.[１０]ＪＩＨꎬＧＡＮＹꎬＫＵＭＩＡＫꎬｅｔａｌ.Ｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｉｎｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２０ꎬ１３７(３８):４９１２０.[１１]ＪＡＢＡＲＩＮＳＡꎬＬＯＦＧＲＥＮＥＡ.Ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＳｃｉｅｎｃｅꎬ１９８４ꎬ２４(１３):１０５６￣１０６３.[１２]ＳＡＴＯＭꎬＥＮＤＯＳꎬＡＲＡＫＩＹꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒ:Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０００ꎬ７８(５):１１３４￣１１３８.[１３]ＣＨＡＮＧＳＪꎬＳＨＥＥＮＹＣꎬＣＨＡＮＧＲＳꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙꎬ１９９６ꎬ５４(２∕３):３６５￣３７１.[１４]姬洪ꎬ宋明根ꎬ薛勇ꎬ等.高黏阻燃共聚酯的热解行为及其机理[Ｊ].东华大学学报(自然科学版)ꎬ２０２２ꎬ４８(１):１２￣１６.ＪＩＨｏｎｇꎬＳＯＮＧＭｉｎｇｇｅｎꎬＸＵＥＹｏｎｇꎬｅｔａｌ.Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏ￣ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)ꎬ２０２２ꎬ４８(１):１２￣１６. [１５]王鸣义.高品质阻燃聚酯纤维及其织物的技术进展和趋势[Ｊ].纺织导报ꎬ２０１８(２):１３￣２２ꎬ２４.ＷＡＮＧＭｉｎｇｙｉ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｑｕａｌｉｔｙｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒａｎｄｉｔｓｆａｂｒｉｃ[Ｊ].ＣｈｉｎａＴｅｘｔｉｌｅＬｅａｄｅｒꎬ２０１８(２):１３￣２２ꎬ２４.１６第４期姬㊀洪等:共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形２６ 现代纺织技术第３１卷Ｓｐｉｎｎｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓＪＩＨｏｎｇ１ꎬＳＯＮＧＭｉｎｇｇｅｎ１ꎬＺＨＡＮＧＹｕｅ２ꎬＣＨＥＮＫａｎｇ３ꎬＺＨＡＮＧＹｕｍｅｉ２(１.ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｆｕｌｌＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＦｉｂｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＨｕｚｈｏｕ３１３０１７ꎬＣｈｉｎａꎻ２ａ.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎻ２ｂ.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＦｉｂｅｒｓ＆ＰｒｏｄｕｃｔｓꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１６２０ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｓａｆｅｔｙｂｅｌｔｓ ｒｕｂｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓ ｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅ ａｎｄｃａｂｌｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｅａｔｈｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒ ｔｈｅｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｌｙｅｓｔｅｒｌｉｍｉｔｓｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.Ｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｓｔｈｅｉｄｅａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ.Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｉｇｈ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇ ｈｏｗｔｏｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｉｑｕｉｄｉｔｙｏｆｍｅｌｔｉｓｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｒｅｐａｒｅｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｄｕｒｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇａｎｄｍｅｌｔｉｎｇ ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｄｕｒｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇａｎｄｆｏｒｍｉｎｇｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ.Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓｗｉｔｈｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ.Ｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｂｙｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｒｈｅｏｍｅｔｅｒ.Ｔｈｅｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｗａｓｄｅｆｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｍｅｌｔｆｌｕｉｄｉｔｙａｎｄｓｔａｂｌｅｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｗａｓｑｕａｎｔｉｆｉｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｉｎｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｍｅｌｔ￣ｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅｎ ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｕｃｈａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒａｔｉｏｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒｓ.Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅａｎｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｓｔｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ Ｘ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｎｉｃｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｔｅｓｔｔｈｅｃｒｙｓｔａｌａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒｓ.ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｐｕｒｅＰＥＴ ｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｍｅｌｔｉｓｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓ.Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｂｅｔｗｅｅｎ２７５ħａｎｄ２８５ħｔｈｅｍｅｌｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈａｔｏｆｐｕｒｅＰＥＴｓｐｉｎｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐｉｎｎｉｎｇｐａｃｋｉｎｔｈｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌ ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏａｖｏｉｄｉｎｇｅｘｃｅｓｓｉｖｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｓｐｉｎｎｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇａｌｏｗｅｒｓｐｉｎｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｂｏｕｔ２８５ħ .Ｔｈｅｍｅｌｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙｈａｄｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｗａｓｌｏｗｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙｄｒｏｐｐｅｄｔｏ１１.５％ .Ｆｉｎａｌｌｙ ｂｙｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｈｏｔｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅｂｒｅａｋｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｉｂｅｒｃａｎｒｅａｃｈ６.７５ｃＮ∕ｄｔｅｘ ｔｈｅｌｉｍｉｔｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘＬＯＩ ｃａｎｒｅａｃｈ３１％ａｎｄｔｈｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｉｓｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｕｎｉｔｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｕｒｅｐｏｌｙｅｓｔｅｒｃｈａｉｎｓｅｇｍｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｓｈｏｒｔｌｅｎｇｔｈｏｆｎｅａｒ￣ｅｎｄｐｕｒｅｐｏｌｙｅｓｔｅｒｃｈａｉｎｓｅｇｍｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｉｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｍｂｅｄｉｎｔｈｅｌａｔｔｉｃｅａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙａｎｄｔｈｅｌｏｗｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｍｏｒｐｈｏｕｓｃｈａｉｎｓｅｇｍｅｎｔ ａｎｄｔｈｅｄｅｃｌｉｎｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｆｉｂｅｒｓ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｍｏｌｄｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅｄｒａｗｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ ｔｈｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓｗｉｔｈｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｅｘｐａｎｄｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓａｎｄｈａｄｃｅｒｔａｉｎｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎｓ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ。
聚甲醛的研究进展
聚甲醛1955年前后杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛的均聚物。
聚甲醛为热塑性结晶聚合物。
由于其具有类似金属的硬度、强度和刚性，被誉为“超钢”或者“赛钢”，又称聚氧亚甲基。
英文缩写为POM。
聚甲醛又可分为两大类：均聚甲醛和共聚甲醛。
均聚甲醛是甲醛或是三聚甲醛的均聚物，碳-氧键的存在使大分子自由旋转容易，因此它的流动性好，固体的冲击强度高。
共聚甲醛是三聚甲醛和二氧五环的共聚体，其主链上有碳-碳键，碳碳键对降解有终止作用，因此共聚物的热稳定性很好。
均聚甲醛的结构式聚甲醛（POM）是一种性能优良的工程塑料，有“夺钢”、“超钢”之称。
它是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。
它的力学性能主要表现为有类似金属的硬度、强度和刚性；在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性；具有良好的耐疲劳性；磨擦性能非常优异；尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高。
POM以低于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，POM已经广泛应用于机械、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。
当然随着对POM进一步的研究，POM在很多新领域也崭露头角，如医疗技术、运动器械等方面，POM也表现出较好的增长态势。
接下来就总结一下POM在各个领域的应用。
首先在机械方面由于聚甲醛具有硬度大、耐磨、耐疲劳、冲击强度高、尺寸稳定性好、有自润滑特点，因而被大量用于制造各种齿轮、滚轮、轴承、输送带、弹簧、凸轮、螺栓及各种泵体、壳体、叶轮摩擦轴承等机械设备的结构零部件。
在汽车工业中聚甲醛的应用量也是较大的。
用聚甲醛制作的零件具有减少润滑点、耐磨、便于维修、简化结构、提高效率、降低成本、节约铜材等良好效果。
代替铜制作汽车上的半轴、行星齿轮等不但节约了铜，而且提高了使用寿命。
在建筑中，由于其硬度大、耐磨、耐疲劳、冲击强度高，POM可做自来水龙头、窗框、洗漱盆、水箱、门帘滑轮、水表壳体和水管接头等。
聚甲醛性能研究概要精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版稳定化研究：一从分子结构入手采用封端法和共聚法封端法一般采用乙酞化剂如乙酸酐共聚法主要采用环氧乙烷、二氧杂戊环等为共聚单体，利用分散在POM分子链上—CH2CH2O—单元作为自由基降解的中止点，以阻断脱甲醛反应。
二从组成入手添加各种稳定剂抗氧剂A 主抗氧剂主要为塑料用酚类主抗氧剂Sumilizer GM Irganox 3025，由日本住友化学公司推出，由于其分子内含有酚轻基和丙烯酞基官能团，且二者之间存在分子内氢键；Sumilizer GA-80 Mark AO-80是日本住友化学公司和旭电化公司共同开发的新型高分子量半受阻酚抗氧剂，这种抗氧剂较常规的酚类抗氧剂对聚烯烃及工程塑料的持久性和耐NO x着色性有明显改善；维生素E作为聚烯烃抗氧剂维生素E的有效成分为；α生育酚(ATP)，ATP不仅显示极高的抗氧活性，而且可以消除或降低塑料包装材料内的异味。
B 辅助抗氧剂亚磷酸醋辅助抗氧剂主要品种有：Iarfos12，它将醇胺结构引入亚磷酸酷分子内，其水解稳定性是其它品种无法比拟的，且分子量高，耐挥发，加工稳定性和色泽改良性显著;Mark PEP-36和Mark HP-10是日本旭电化公司80年代后期开发的高效亚磷酸酯品种，水解稳定性和耐热稳定性均优于经典的Iarfos168,,Ethnox398在双酚亚磷酸酷结构的基础上引入了氟原子，据称除提高水解稳定性外尚能有效防止塑料加工中的“黑斑”现象，赋予制品抗辐射稳定性能。
C 碳自由基捕捉剂碳自由基(即烷基自由基)通常在热氧化老化的链反应中生成，在无氧及高温的情况下也常常生成。
目前，国内外POM生产应用中常用的抗氧剂是瑞士Ciba公司牌号为Irganox259和Iragonax245的酚类抗氧剂，实验证明该类抗氧剂对POM有非常显著的热稳定效果，可大幅度提高POM的热稳定性能，是适合POM的性能优良的抗氧剂，在POM甲醛吸收剂方面，目前工业上普遍使用的是三聚氰胺(MA)、双氛胺等低分子化合物，由于该类化合物分子上含有大量未反应活泼H原子，表现出较高的热稳定效率。
熔融纺丝法研究LDPE的拉伸流变性能
万方数据
第２期
钟磊等．熔融纺丝法研究ＬＤＰＥ的拉伸流变性能
Ｈａｎｄｇｅ Ｕ ｅｌｏｎｇｅｄ ９１９．
ｂ）ＬＤＰＥ的Ｏｒ随量升高而升高，铂随量升高 而降低，在分子解缠和拉伸取向的共同作用下，舶 出现先快后慢的下降趋势。Ｏｒ和ｍ都随ｒ的升高
而降低。在实际应用中，适当降低田ｄ可以提高 ＬＤＰＥ的可拉伸性。
燕化公司“１一己烯产品工业应用研究＂课题通过评定
２０１０年１月．中国石油化工股份有限公司北京 品性能要求．共聚产品性能与进口１一己烯生产的 产品性能相当：燕化公司１一己烯能够满足Ｕｎｉｐｏｌ 气相工艺１一己烯共聚ＬＬＤＰＥ的生产及产品性能
燕山分公司（简称燕化公司）树脂应用研究所承担
的课题“ｌ一己烯产品工业应用研究”通过专家评定。
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈＯＵ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Hale Waihona Puke Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＬＤＰＥ）ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｍｅｌｔ ｓｐｉｎ－ ｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＬＤＰＥ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｌｏｗｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎ－ ｓｉｏｎａｌ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ
ｆ４）：９８９—１０１０．
（编辑：李静辉）
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＬＤＰＥ ｕｓｉｎｇ
ｍｅｌｔ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
聚甲醛（POM）应为应变曲线及各项指标
聚甲醛（POM）应为应变曲线及各项指标聚合物的熔体流动性质一、MI-----熔融指数（MFR-----熔体质量流动速率）：1、概念：熔体质量流动速率(MFR)的定义是热塑性塑料试样在一定温度、恒定压力下，熔体在10m in内流经标准毛细管的质量值，单位：g/（10min）。
通常用MFR来表示。
熔体流动速率以前称为熔融指数（MI）。
是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。
热塑性塑料熔体流动速率（MFR）测试方法：将一定质量的热塑性塑胶粒试样装在一条指定的长度和直径的垂直料筒中，在规定温度（190℃），荷载（2.16kg）和桶内活塞位置的情况下，加热到熔融状态（360s）后，在承受负荷的活塞作用下从标准规定直径的口模被压出的质量。
下图是熔体流动速率试验的结构示意图。
料筒外面包裹的是加热器，在料筒的底部有一只口模，口模中心是熔体挤压流出的毛细管。
料筒内插入一支活塞杆，在杆的顶部压着砝码。
试验时，先将料筒加热，达到预期的试验温度后，将活塞杆拔出，在料筒中心孔中灌入试样（塑料粒子或粉末），用工具压实后，再将活塞杆放入，待试样熔融，在活塞杆顶部压上砝码，熔融的试样料通过口模毛细管被挤出。
2、熔体流动速率可以用作区别各种热塑性塑料在熔融状态时的流动性的一个指标。
对于同一类高聚物，可由此来比较出分子量的大小。
一般来说，同类的高聚物，分子量越高，其强度、硬度、韧性、缺口冲击等物理性能也会相应有所提高。
反之，分子量小，熔体流动速率则增大，材料的流动性就相应好一些。
在塑料加工成型中，对塑料的流动性常有一定的要求。
如压制大型或形状复杂的制品时，需要塑料有较大的流动性，如果流动性太小，常会使塑料在模腔内填塞不紧，从而使制品质量下降，甚至成为废品。
聚合物熔体的流变性质
聚合物熔体的流变性质塑料的成型往往是通过"流动"和"变形"的途径实现的，这样就产生了塑料流变学这样一门学科来研究塑料在液态、半固态和固态时的流变行为。
塑料通过"流动"这一途径是极为普遍的成型方式，近年来通过"变形"途径又出现了另一种新的成型方式，这种成型方式称为固相成型或冷成型。
这样塑料流变学就成了塑料成型的基础理论之一。
那么什么是塑料流变学呢?塑料流学变是研究塑料的流动和变形与造成塑料流变的各种因素之间的关系的一门科学。
主要内容包括研究塑料在外力作用下产生弹性、塑性以及粘性流变行为以及这些行为与各种因素(聚合物结构与性能、温度、作用力的大小和作用时间、方式以及塑料体系的组成等)之间的关系。
由于塑料熔体的流动和变形是成型过程中最基本的工艺特征，所以塑料流变学的研究，对成型具有非常重要的现实意义和指导意义。
虽然有关的一些理论还不十分完善，但流变学的概念已经成为塑料成型基础理论的重要组成部分，它对原料的选择和使用，成型最佳工艺条件的确定，成型设备及模具的设计以及提高产品质量等，都有极重要的指导作用。
现将塑料流变学的一些基本概念，简介如下。
一、聚合物熔体的流变行为塑料在成型过程中由于外力作用产生变形，塑料受力作用后内部产生与外力相平衡的力称为应力，单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，通常产生的应力有三种:剪切应力、拉伸应力和压缩应力。
在塑料成型中最重要的是剪切应力，其次是拉伸应力。
塑料成型时剪切应力对聚合物熔体或分散体在设备和模具中流动的压力差，所需要的功率以及制品的质量等有决定性影响。
拉伸应力经常是与剪切应力共同出现的，例如在吹塑成型中，型坯的拉长，吹塑薄膜时泡管的膨胀以及塑料熔体在锥形流道内的流动和单丝的生产等等。
压缩应力不太重要，一般都忽略不计，但这种应力对聚合物的其它性能却有一定的影响，例如熔体的粘度，所以在某些情况下应给予考虑。
聚甲醛制备及其可纺性研究
聚甲醛制备及其可纺性研究
苏科舜;李响;李洪娟;王亚涛
【期刊名称】《煤炭与化工》
【年(卷),期】2024(47)2
【摘要】通过聚甲醛制备及其可纺性能研究,系统分析了聚甲醛中共聚单体(DOL)、催化剂(CA)添加量,产品熔融指数(MFR)对聚甲醛纺丝性能的影响。
研究结果表明,
适当提高聚甲醛中DOL、降低CA含量和提高产品MFR有助于改善聚甲醛的纺丝性能,其中DOL和CA添加比例分别为3%~6%和2~3 ppm,MFR控制在
8.8~19.8 g/10 min时聚甲醛的纺丝性能最佳,制备的聚甲醛纤维拉伸强度可达6.6 g/d。
通过对不同纺丝性能的聚甲醛样品进行熔融指数、结晶性能、球晶形态和热稳定性能测试分析,明确了聚甲醛熔融指数、结晶度和热稳定性能是影响聚甲醛纺
丝性能的关键技术指标,球晶形态是次要技术指标。
【总页数】5页(P134-138)
【作者】苏科舜;李响;李洪娟;王亚涛
【作者单位】开滦(集团)有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ322.42
【相关文献】
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由图 １可 看 出 ， １ ０～ ２ 随 着 温 度 升 在 ９ ２ ０ｏ Ｃ，
高， 两种 Ｐ Ｍ 的 Ｏ
均有所提高 ， 但提高的幅度
合
成
纤
维
工
业
２ １ 年第 ３ ０１ ４卷
的 Ｊ Ｏ ５ ０ 。Ｐ Ｍ－０ Ｐ主要 是 由一 ｃ Ｏ 组 成 ， Ｈ一 ～ 而 Ｐ Ｏ 主 要 是 由 Ｃ ２ Ｃ ２ ０ 组 成 ， Ｈ 一 ＰＭ Ｈ一 Ｈ— 一 Ｃ２
体 流动速 率仪 测试 计算 得 到
随着温度的升高， 熔体的自由体积增加 ， 链段
的 活动 能力增 加 ， 分子 问的相互 作 用力 减弱 ， 因而
２ ０ ５ｍｍ， ．９ 长为 ８ｍ ｍ。 流 变 性 能 ： 用 德 国 Ｇ Ｔ Ｆ Ｒ 公 司 的 采 Ｏ ＹＥ Ｔ
随着 温度 的 升 高 ， Ｏ ５ Ｏ Ｐ Ｍ－Ｏ Ｐ和 Ｐ Ｏ 的 流 动 性 ＰＭ
中含有 大量 的醚 键 ， 与无机 材 料有 良好 的相 容性 ，
每 １ ｉ １ ． ２ｇ提高 到 ２ ０ｏ ２ ．４ｇ 提 高 ０ ｍ ｎ ５ １ ２ Ｃ的 ２ ２ ， 从 １０℃ 的 每 ｌ ９ ０ ｍｉ ９ ３ ｎ ．４ ｇ提高 到 ２ ０ ｏ １ ． ２ｇ 提 高 幅度 为 ２ Ｃ的 ２ ９ ，
为 止 ， Ｐ Ｍ 纺 丝 的报道 仍然 很少 Ｊ 对 Ｏ 。作者研 究 了 Ｐ Ｍ 的流变 性能 ， Ｐ Ｍ熔 融 纺丝 ， 备性 能 Ｏ 为 Ｏ 制 优 良的高强度 Ｐ Ｍ 纤维 打下 基础 。 Ｏ
１ 实验 １ １ 原料 ．
Ｐ Ｏ 随着 温 度 升 高 ，Ｏ ５０ Ｐ Ｍ， Ｐ Ｍ－０ Ｐ的
聚 甲醛 （ Ｏ 又 名 聚 缩 醛 ， 一 种 无 支 链 、 Ｐ Ｍ） 是
并 不 相 同 。其 中 ， Ｏ ５ ０ Ｐ Ｍ－０ Ｐ的 幅度 为 ４ ％ ； Ｐ Ｏ 的 ７ 而 ＰＭ
３ ％ 。Ｐ Ｍ一０ Ｐ的 ８ Ｏ ５０
从 １０ ｏ ９ Ｃ的
高密度 、 结 晶性 的线型 聚合 物 。 由 Ｐ Ｍ制 成 的 高 Ｏ 纤 维 具有 高 强 高模 、 优异 的耐 磨 损性 、 碱性 、 耐 高 的伸 长 回复 等 特 性 … ， 且 Ｐ Ｍ 纤 维 分 子 结 构 而 Ｏ
１ ２ 分 析测 试 ．
图 １ 温 度 对 肘 的 影 响
Ｆ ｇ １ Ｅｆ ｃ ｆｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ｎＭＦｌ ｉ． ｆ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｅ
熔体流动指数 （
） ： 用 Ｘ Ｒ４０熔 Ｊ采 Ｎ －０ ， 毛细 管孔 径 为
●－ Ｐ Ｍ－０ Ｐ： 一 Ｐ ０ － Ｏ ５０ ● Ｐ Ｍ
Ｐ Ｏ 进行 流变性 能测 试 。 ＰＭ ２ 结果 与讨论 ２１ Ｐ ． ｏＭ 的 ＭＦ ／
同 ， 是 因为这 两种 Ｐ Ｍ 的分 子结 构不 同而 引起 这 Ｏ
收 稿 日期 ：２ １ — ７ Ｏ ；修 改 稿 收 到 日期 ：０ ０１ ．５ ０００ － ｌ ２ １—２ １ 。 作 者 简 介 ：吴 思 蝶 （ ９ ８ ） 女 ， 士 研 究 生 。研 究 方 向为 １８ 一 ， 硕 高分子材料纺丝工艺和纤维性能 。 基 金 项 目 ：四 川 省 科 技 支 撑计 划 （ ０ ０ Ｚ ０ ５ 。 ２ １ Ｆ ０ １ ） ￥ 通 讯 联 系 人 。Ｌ ｎｊ ＠ １３ ｃｍ ａ６ｗ ６ ．ｏ
摘 要： 采用 Ｒ ｅ ｒ ｈ０２高压毛细管流变仪测定 了聚甲醛（ Ｏ 的流变性 能。结果表 明： ｈｏ ａ ２０ ｇｐ Ｐ Ｍ） 在所研究 的
） 随温度 和 的提高均降低 ；
温度和剪切速率 （ ） 范围内 ，Ｏ Ｐ Ｍ熔体 为假塑性 非牛顿流体 ， 表观粘度 （ 其
Ｐ Ｍ的 对温度的依赖关 系服从 Ａ ｄａｅ公式 ， Ｏ ｎｒｄ 粘流活化能随 的提高而降低 ； ２ ０℃ 以下 ， 在 ２ 熔融时 问对
在 不 同 温 度 下 均 高 于
结 合强 度 高 ， 用 于 纺 织 综 丝 ， 凝 土 增 强 用 可 混 纤维 ， 汽车 轮胎 帘子 线 以及 降 落 伞 等 民用 纺织 品 领 域和 国防 军工领 域 。但是 ， 由于 Ｐ Ｍ 的结 构简 Ｏ 单 ， 晶度高 等 因素造 成 Ｐ Ｍ 纺 丝 困难 。到 目前 结 Ｏ
均增 大， Ｆ ，均 有 所 增 加 。 而 Ｐ Ｍ一０ Ｐ 和 Ｏ ５０ Ｐ Ｏ 在不 同温 度下 的 ＰＭ 及 其增 加 幅度并 不相
Ｒ ｅｇａｈ２０ ｈｏｒｐ ０２高压 毛细 管流 变仪 ， 细管 直径 １ 毛
ｍ 长 径 比 ３ ， 不 同 温 度 下 对 Ｐ Ｍ－ Ｏ 和 ｍ， ０在 Ｏ ５ Ｐ Ｏ
Ｐ Ｍ 的 的 影 响 不 大 ， 以 对 Ｐ Ｍ 进 行 正 常 的熔 融 纺 丝 。 Ｏ 可 Ｏ
关键词 ： 聚甲醛
流变性能
非牛顿流体
粘流活化能
表观粘度
中图分类号 ห้องสมุดไป่ตู้ Ｑ ４．５ Ｔ ３２７
文献识别码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ １０４ （０ １Ｏ一０３０ １０ —０ １２ １）ｌ０３．３
研 究 与 开 发
Ｃ成Ｙ工ＩＦＲＮＳ Ｈ 维Ｅ １（３３ 合 纤Ｔ业０３）Ｔ ｌ ＳＨＣ１４Ｄ— Ｎ Ｎ Ｔ Ｉ ：Ｒ Ａ ，Ｂ １３Ｙ ２，Ｉ ５ Ｅ Ｕ
聚 甲醛 熔 体 纺 丝 的 流 变 性 能 研 究
吴思蝶 张 国礼 兰建武 ， ， ， 王焕 莲 王新 雷 ，
（． １ 四川大学轻纺 与食 品学 院 ， 四川 成都 ６ ０ ６ ； ． １０ ５ ２ 乌鲁木 齐石 化公司计划处 ， 新疆 乌鲁木齐 ８０ １ ） ３ ０ ９
增 幅 也
高于 Ｐ Ｏ Ｐ Ｍ。 这 说 明 Ｐ Ｍ－０ Ｐ 的 流 动 性 高 于 Ｏ ５０ Ｐ Ｏ 且 Ｐ Ｍ－０ Ｐ受温 度 的影 响 比 Ｐ Ｏ 大 。 Ｐ Ｍ， Ｏ ５ ０ ＰＭ
共 聚 甲醛 （ Ｐ Ｍ） 云 南 云 天 化 股 份 有 限 公 ＰＯ ：
司产 ； 均聚 甲醛 （ Ｏ ５ ０ ） 美 国杜邦 公 司产 。 Ｐ Ｍ－ Ｐ ： ０