化學(xué)纖維的熱定型原理01熱定型的目的和方式02纖維在熱定型中的力學(xué)松弛03熱定型過程中纖維結(jié)構(gòu)和性能的變化目錄CONTENTS04熱定型機(jī)理熱定型的目的和方式1熱定型的目的消除纖維在拉伸中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使大分子松弛，提高纖維尺寸穩(wěn)定性（沸水收縮率↓）；改善纖維的物理－機(jī)械性能（提高纖維結(jié)晶度、彈性、打結(jié)強(qiáng)度、耐磨性）；去除纖維在拉伸上油過程中所帶入的水分，使纖維達(dá)到成品所需的含濕要求。熱定型的進(jìn)行方式17輥緊張熱定型機(jī)

松弛熱定型機(jī)

松弛熱定型緊張熱定型纖維在熱定型中的力學(xué)松弛2熱定型溫度熱定型溫度在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與熔點之間溫度太低則應(yīng)力松弛所需時間很長。溫度太高，分子鏈的運(yùn)動過分劇烈，不僅消除了纖維上的內(nèi)應(yīng)力，同時使纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大，可能出現(xiàn)解取向，結(jié)晶度也發(fā)生變化，導(dǎo)致纖維的物性下降。纖維在熱定型過程中的收縮熱定型中纖維會產(chǎn)生收縮。纖維在熱定型過程中的收縮程度主要決定于溫度和時間。熱定型過程中纖維結(jié)構(gòu)和性能的變化3熱定型過程中纖維結(jié)構(gòu)的變化結(jié)晶度、晶粒大小和晶格結(jié)構(gòu)：松弛熱定型，纖維結(jié)晶度提高；定長熱定型或在張力下熱定型，纖維的結(jié)晶度不變或比松弛熱定型時增加得較慢。取向度：松弛熱定型后，取向度減小。熱定型過程中纖維性能的變化熱處理后纖維的收縮：有所減小取向度：松弛熱定型有所減小，緊張熱定型時保持不變或有所提高斷裂強(qiáng)度：松弛熱定型有所減小，緊張熱定型時保持不變或有所提高斷裂延伸：熱定型時有所增大，松弛熱定型比緊張熱定型增大的程度更大吸濕性：有所減小松弛熱定型（a）定長熱定型（b）1-熱處理后纖維的收縮2-取向度3-斷裂強(qiáng)度4-斷裂伸長5-吸濕率6-對活性介質(zhì)作用的穩(wěn)定性熱定型機(jī)理4熱定型過程中大分子間作用能的變化第一階段（Ⅰ）：1第二階段（Ⅱ）：2這是熱定型過程的主要階段，亦即真正的定型階段。此時，分子間結(jié)合能自發(fā)增加，由于“松懈”和熱振動的結(jié)果，個別的大分子鏈節(jié)和鏈段周期性相互靠近并重新相互排斥。振動時，大分子個別的活性基團(tuán)與其他大分子的同樣基團(tuán)相遇，靠近到原子間相互作用的距離，就形成新的鍵。此時由于處在高溫下，這些鍵很弱，但其數(shù)目則不斷增加，同時分子間的作用力就增大。由于相鄰大分子的活性基團(tuán)發(fā)生結(jié)合需要時間，因此第二階段的時間比第一階段長好幾倍。如果把熱和增塑作用合二為一，可加快第二階段的速度，因此，在熱水或蒸汽介質(zhì)中熱定型的效果比在同樣溫度的熱空氣介質(zhì)中定型要好一些。加熱或摻入增塑劑→纖維無定型區(qū)大分子間作用力↓→大分子間結(jié)合能↓→該過程擴(kuò)散或傳熱速度很快——“松懈”階段。第三階段（Ⅲ）：3通過水洗、干燥工藝除去纖維中增塑劑，在將纖維冷卻降溫至Tg以下，此時在第二階段所產(chǎn)生的新鍵以及大分子的位置可在幾秒內(nèi)可以固定下來，此過程取決于傳熱或增塑劑的擴(kuò)散速度。熱定型與高聚物固體的多重轉(zhuǎn)變運(yùn)動方式：側(cè)基的運(yùn)動；主鏈中數(shù)個－CH2－基的運(yùn)動（又叫曲柄運(yùn)動）；主鏈中雜原子的運(yùn)動（例如聚酰胺中酰胺基的運(yùn)動）；主鏈中50～100個碳原子所構(gòu)成的鏈段運(yùn)動（相當(dāng)于Tg）；整個大分子鏈作為單位的運(yùn)動。熱定型與高聚物固體的多重轉(zhuǎn)變δ

轉(zhuǎn)變（低于80K）：δ轉(zhuǎn)變的活化能為8.368～12.552kJ/mol(2～3kcal/mol)，高聚物中有小的取代基如甲基、乙基、苯基存在時，將出現(xiàn)δ內(nèi)耗峰。γ轉(zhuǎn)變（80～240K）：γ轉(zhuǎn)變的活化能為20.92～83.68kJ/mol(5～20kcal/mol)，γ轉(zhuǎn)變可由兩種運(yùn)動方式所引起。①側(cè)鏈的運(yùn)動：高聚物中含有較長的側(cè)鏈或側(cè)鏈中含有極性原子時的運(yùn)動；②主鏈的運(yùn)動（曲柄運(yùn)動）：凡是高聚物結(jié)構(gòu)中含有三、四個或更多的－CH2－鏈節(jié)或相當(dāng)于這些鏈節(jié)的單位時，都可發(fā)生主鏈的運(yùn)動。多重轉(zhuǎn)變：熱定型與高聚物固體的多重轉(zhuǎn)變多重轉(zhuǎn)變：β轉(zhuǎn)變（200～300K）：β轉(zhuǎn)變的活化能為41.84～167.36kJ/mol(10～40kcal/mol)，β轉(zhuǎn)變中包含下列內(nèi)容：①主鏈內(nèi)含有極性基因取代的苯撐基的運(yùn)動；②鏈中雜原子與分子的作用；③相當(dāng)于Tg的鏈段運(yùn)動。α轉(zhuǎn)變（300K到熔點）：α