擠出工藝條件對長玻璃纖維增強韓國LG Lupox GP2156F PBT復(fù)合材料生產(chǎn)的影響
在長玻璃纖維浸漬增強PBT復(fù)合材料的實驗中，浸漬效果與溫度關(guān)系較大，對牽引速度不敏感，當擠出浸漬機頭溫度低于200℃時，PBT熔體的黏度較大，很難浸漬玻璃纖維，勉強擠出后包覆在玻璃纖維外，如套管一樣；當浸漬機頭溫度升到220℃時，擠出較正常，PBT熔體對玻璃纖維部分浸漬，玻璃纖維束中心部分未被浸漬；當浸漬機頭溫度升到240℃時，PBT熔體的黏度較低，玻璃纖維浸漬效果較好，擠出正常；當浸漬機頭溫度升到260℃時，擠出浸漬也正常，但擠出時間稍長后，顆粒表面發(fā)暗，有黃線，熔體有發(fā)泡現(xiàn)象。這可能是PBT部分降解。
韓國LG Lupox GP2156F PBT一般化學(xué)纖維的卷曲為熱定形成形,長久性差,彈性恢復(fù)性差[因此纖維的抱合力差,不利于紡織加工,而且服用中的形態(tài)與彈性亦差。PBT/PET并列復(fù)合纖維則不同于普通化學(xué)纖維,其截面內(nèi)存在收縮規(guī)律不同的兩種組分,由于雙側(cè)的兩種聚合物熱收縮率不同,使得韓國LG Lupox GP2156F PBT/PET纖維產(chǎn)生長久性卷曲[3]。產(chǎn)生這類特征的基礎(chǔ)是兩種組分的不對稱分布和本身高聚物的特征[4,5]。理論上,收縮率較高的組分在螺旋的內(nèi)側(cè),收縮率較低的在螺旋外側(cè),兩種組分收縮率的差異與大分子鏈化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)及拉伸、熱定形條件有關(guān)。該復(fù)合纖維經(jīng)松弛熱定形不僅可得到良好的卷曲性能,而且具有很高的彈性與彈性恢復(fù)性,是一種亞彈性纖維[2,6]。本文討論纖維特征的表征和纖維卷曲彈性與結(jié)構(gòu)和成形間的相互關(guān)系。
韓國LG Lupox GP2156F PBT復(fù)合纖維截面形態(tài)
取纖維切片的光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果)可知,PBT/PET復(fù)合纖維截面呈近似圓形,PBT和PET兩組分呈雙邊分布,交互界面吻合良好,沒有兩組分互相分離痕跡。仔細觀察圖1還可以看出PBT、PET界面部分顯略微彎曲線,說明兩組分成形時的粘度并不一致[7]。采用SEM對PBT/PET復(fù)合纖維的截面結(jié)構(gòu)觀察典型結(jié)果,FH1系列纖維的截面兩組分比例較為接近,對應(yīng)著該系列的50/50組分比,見圖2(a);FH3系列纖維的雙組分比例差異較大,見圖2(b),對應(yīng)著該系列64/36組分比。由圖2還可以發(fā)現(xiàn)PBT和PET兩組分的力學(xué)性質(zhì)存在差異,因為所切截面大多出現(xiàn)高低差異,即收縮彈性不同。而兩組分的相容性較好,因大多界面完善、無縫,存在互相滲透作用。觀察極少發(fā)現(xiàn)的界面裂紋
復(fù)合纖維中各組分的分布情況分析
韓國LG Lupox GP2156F PBT系列光學(xué)顯微像可以清晰看出,各復(fù)合纖維均呈雙邊分布,結(jié)合圖1纖維橫截面可知,復(fù)合纖維中PBT組分在螺旋內(nèi)側(cè),其顏色較淺、透明、無顆粒點。而PET組分在螺旋外側(cè),其顏色較深,且有微顆粒狀物質(zhì),顯然與PET組分中有TiO2消光劑有關(guān)。復(fù)合纖維中的韓國LG Lupox GP2156F PBT為收縮部分,由于其結(jié)晶度高、彈性好,當纖維伸長時其晶區(qū)間的分子鏈段易于形變,但不產(chǎn)生相對滑移,故結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。當外力去除后又能很好地回復(fù)到初始狀態(tài),這是該復(fù)合纖維具有良好彈性及彈性回復(fù)性的基礎(chǔ)對于PBT/PET復(fù)合纖維的雙組分呈雙邊分布而言,不沿纖維的軸向發(fā)生轉(zhuǎn)移和扭轉(zhuǎn),即兩種組分的復(fù)合界面始終平行于纖維軸。故松弛熱定型時,收縮率大的PBT組分在內(nèi)側(cè),收縮率小的PET組分在外側(cè),整個纖維只能是螺旋彈簧狀形態(tài)。復(fù)合纖維沸水處理前后的復(fù)合絲外觀形態(tài)的比較未經(jīng)熱作用處理的PBT/PET復(fù)合絲,理論上內(nèi)應(yīng)力不釋放,故無卷曲。但在紡絲和后定形拉伸的熱作用,以及放置過程中,總會產(chǎn)生部分松弛,因此存在一定的卷曲。當這類復(fù)合絲在熱濕(沸水處理時間極短,十幾秒到幾十秒)作用下,兩組分中的PBT會產(chǎn)生較大的收縮,從而形成復(fù)合絲的卷曲,如圖4(b)所示。相比看出沸水處理前PBT/PET復(fù)合絲的卷曲率小而不規(guī)整,處理后成為細而密的三維立體卷曲作為比較,將各系列的PBT/PET復(fù)合絲放入沸水中后立即取出,自然晾干,抽取單絲攝像得5中(a)、(b)、(c),并與5(d)羊毛進行比較?？梢郧宄乜闯鰪?fù)合絲有著和羊毛類似的卷曲特征。因為PBT/PET并列復(fù)合纖維截面里存在的PBT、PET不同組分猶如羊毛纖維的雙邊結(jié)構(gòu)[8],使得復(fù)合纖維亦有極好的卷曲和彈性特征。