上述弹性纤维都属软弹性纤维,在较低应力下就发生较大的变形和回复。例如聚氨酯弹性纤维在拉伸力作用下,卷缩的长分子链被拉伸,当拉力释放后,长分子链又可以回复到初始的状态。从热力学角度分析,弹性来自分子链的自由度(或混乱度),即体系熵值的变化,因此上述纤维的结晶度都很低(因为高结晶度纤维分子链的自由度或熵值很低,纤维的弹性不高)。但是在特殊加工条件下制得的某些纤维,例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等纤维,虽然在低应力下不易变形(因为它们有较高的模量),但在较高应力下,特别是在较低温度下,也有较好的弹性,故这类纤维被称为硬弹性纤维。
硬弹性纤维的变形和回复较弹性纤维有明显区别。例如硬弹性PP纤维经拉伸回复后立刻进行第二次拉伸,其模量和强度要下降很多,但如果去除应力后放置一段时间,或升高温度使其充分松弛后进行第二次拉伸,则其变形回复与第一次的曲线基本接近。这是由于该硬弹性纤维拉伸和回复时,不仅发生前述软弹性纤维卷缩分子长链段的拉伸和回缩变形,而且在拉伸过程中还伴随一些微孔结构的变化,它们的晶片网络结构也发生了变化。只有这些结构变化逐渐恢复后,才能回到原来的拉伸和回复状态,故它们在较高压力下才发生变形回复,称为硬弹性纤维。
由图5可知,硬弹性聚偏氟乙烯纤维拉伸时,取向的晶片慢慢分离,非晶区分子链经历结晶转变和塑性变形的过程,形变曲线出现2个屈服点,整个过程发生晶片旋转、晶片分离和塑性变形,即不仅是卷缩的分子链伸长和回缩,还发生了非晶区结构和晶区旋转和分离的变形,体系热焓也发生了变化,因此这种纤维拉伸变形后修复时间较长。由于晶片间存在特殊的微孑L结构,这种纤维具有较好的弹性J。目前,硬弹性纤维在纺织品中应用还不多,但由于它们的弹性特点不同于软弹性纤维,所以可开发一些特殊的纺织品。
(未完待续)
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