纤维大分子的取向结构(取向度)
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由于纤维大分子链为细而长的结构形式,且其长度是宽度的几千甚至上万倍,因此纤维中大分子链、链段和晶体的长度方向沿着纤维的几何轴向呈现一定夹角排列,这种排列方式称为纤维大分子的取向排列。取向后纤维凝聚态结构称为取向态结构。大分子排列方向与纤维几何轴向符合的程度称为取向程度。取向程度可用取向度f表达,定义为: 7 S) W. C. I: @: u
f=(3cos2θ-1)/2 (1-3) ! d- j' T- }# [7 k5 a" E. L+ }
式中:θ为大分子链节排列方向与纤维几何轴线之间的夹角,cos2θ为平均取向因子。例如,当大分子排列与纤维轴平行时,θ=0°,f=1.000,表示完全取向;当大分子排列与纤维轴垂直时,θ=90°,f=-0.500;当f=0.000时,θ=54.74°。由于纤维中结晶区和非晶区的大分子排列状态的不同,故分别有结晶区取向度、非晶区取向度和纤维平均取向度等指标。结晶区取向度采用广角X射线衍射法能够精确的获得,非晶区取向度的测试常采用声波传播法、偏振荧光法、光学双折射法、红外二相色法等。
8 R& R3 }7 p1 ?( x# l取向度是表示纤维材料各向异性结构特征的重要参数,纤维中大分子的取向排列造成纤维的力学性能、光学性能、热学性能所表现出的各向异性。 对于化学纤维,大分子取向排列的形成通常是由于加工过程中纤维受到拉伸(牵伸),大分子沿受力方向移动实现的。所以控制化纤生产工艺参数,可获得不同的取向结构,而天然纤维的取向度则取决于其种类和品种。6 ]6 W5 u A% k. [. A
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