Những thay đổi phân tử của POY trong quá trình tạo họa tiết (vẽ-kết cấu, DTY)

Những thay đổi phân tử của POY trong quá trình tạo họa tiết (vẽ-kết cấu, DTY)

Hôm nay chúng ta sẽ theo chuỗi ngành và nói về những thay đổi phân tử của POY trong quá trình tạo họa tiết (vẽ-kết cấu, DTY).

Những thay đổi ở cấp độ phân tử của POY trong quá trình tạo kết cấu (DTY) là một quá trình động, gồm nhiều giai đoạn. Cơ chế cốt lõi là các chuỗi phân tử, dưới tác dụng của ngoại lực (kéo dài, xoắn) và năng lượng nhiệt, dần dần tổ chức lại từ trạng thái siêu bền thành dạng ổn định hơn, có trật tự hơn và có độ uốn vĩnh viễn. Dưới đây là bản tóm tắt những thay đổi quan trọng của phân tử ở mỗi bước xử lý:

Ⅰ、Bắt đầu trạng thái phân tử của nguyên liệu POY ở giai đoạn đầu vào POY: POY mới quay ở trạng thái siêu ổn định.

1. Tính không đồng nhất về cấu trúc: có sự không đồng nhất 'ở bề mặt cao hơn, ở lõi thấp hơn' trong định hướng phân tử - chuỗi phân tử bề mặt có định hướng cao hơn do làm mát nhanh hơn và lực cắt mạnh hơn, trong khi lõi có định hướng thấp hơn.

2. Ứng suất bên trong cao: sau khi các chuỗi phân tử bị kéo căng một cách cưỡng bức, chúng có cấu hình 'căng thẳng-căng', lưu trữ một lượng lớn ứng suất định hướng và ứng suất co thể tích.

1. Kết tinh không hoàn hảo: mức độ kết tinh rất thấp, chủ yếu bao gồm các tinh thể gần như vô định hình hoặc vi tinh thể; các chuỗi ở vùng vô định hình có tính vướng víu cao và có ít điểm liên kết ngang ổn định.

II. 、 Kéo dài và xoắn sai (các bước hình thành lõi)
Những điều này xảy ra trong buồng gia nhiệt đầu tiên và vùng xoắn sai ở hạ lưu và tạo thành giai đoạn quan trọng để sắp xếp lại phân tử mạnh mẽ.

Gia nhiệt và kéo (cuộn đầu tiên → buồng gia nhiệt thứ nhất → cuộn thứ hai)
① Kích hoạt nhiệt: trong môi trường nóng trên nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) (đối với polyester khoảng 160–220 ° C), chuyển động phân đoạn của chuỗi polymer được kích hoạt.
② Sắp xếp lại chuỗi theo bản vẽ

Định hướng và gỡ rối: dưới tác động kéo ở cuộn thứ hai, các chuỗi căng, vướng víu sẽ trượt, giãn ra và căn chỉnh theo hướng của lực tác dụng (trục sợi), làm tăng tỷ lệ các chuỗi thẳng và nâng cao đáng kể định hướng phân tử.

Kết tinh do ứng suất gây ra: ứng suất kéo cung cấp năng lượng và động lực để sắp xếp các chuỗi dọc theo trục sợi, thúc đẩy sự hình thành các vi tinh thể và tăng độ kết tinh rõ rệt. Một số tài liệu chỉ ra rằng giai đoạn này là sự khởi đầu cho quá trình chuyển đổi của POY từ độ kết tinh thấp sang độ kết tinh cao hơn.
③ Giảm căng thẳng và giải phóng ứng suất bên trong: quá trình gia nhiệt làm cho dây xích trở nên linh hoạt hơn để một phần ứng suất bên trong được lưu trữ trong quá trình quay (ứng suất định hướng, ứng suất thể tích) có thể được giải phóng và thư giãn.

Xoắn giả (xoắn giả là vùng lõi)
① Xoắn và cắt: xoắn giả áp dụng lực cắt quay vào sợi, buộc các chuỗi polyme ở trạng thái nhựa nhiệt dẻo phải trải qua quá trình xoắn và cuộn dây.
② Cố định hình dạng và hình thành nếp gấp: dưới sự xoắn do bộ xoắn giả tạo ra, các chuỗi đã được kéo và làm nóng tạm thời được định hình thành các hình dạng cụ thể (ví dụ: xoắn ốc), tạo thành nếp uốn phôi. Phần này ít được trình bày chi tiết trong tài liệu, nhưng từ góc độ quy trình, độ xoắn sai là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến hình thái uốn.

III, Cài đặt nhiệt và xử lý sau (xảy ra trong buồng gia nhiệt thứ hai/cài đặt và sau đó)
Mục đích là để ổn định cấu trúc mới được hình thành.

Cài đặt nhiệt (buồng gia nhiệt thứ hai)
① Thư giãn và cố định cấu trúc phân tử: sau khi tháo xoắn khỏi bộ xoắn giả, vòng xoắn được loại bỏ, nhưng bằng cách gia nhiệt vừa phải trong chuỗi buồng gia nhiệt thứ hai trải qua các chuyển động thư giãn có kiểm soát mà không bị ràng buộc cơ học.
② Loại bỏ ứng suất xoắn tạm thời: ứng suất xoắn dư sinh ra trong quá trình xoắn giả được giảm bớt.
③ Thúc đẩy quá trình hoàn thiện và kết tinh lại tinh thể: năng lượng được cung cấp để cho phép các vi tinh thể phát triển và đồng nhất về kích thước hoặc trải qua quá trình kết tinh lại; độ kết tinh tiếp tục tăng và mạng tinh thể trở nên hoàn hảo và ổn định hơn.
④ Khóa cấu trúc: cấu trúc uốn mới được hình thành bằng cách kéo và xoắn được cố định vĩnh viễn bằng các điểm kết tinh mới được tạo và các lực liên phân tử (ví dụ: liên kết hydro, lực van der Waals), từ đó mang lại cho DTY khả năng phục hồi đàn hồi và uốn ổn định.
⑤ Giảm độ co ngót do nhiệt và độ ổn định kích thước: bằng cách cải thiện các vùng tinh thể và tăng liên kết ngang vật lý giữa các chuỗi, độ trượt của chuỗi trong tương lai khi gia nhiệt được hạn chế, giảm độ co ngót trong nước sôi và cải thiện độ ổn định kích thước của thành phẩm.

Tra dầu và cuộn dây
① Giảm hư hỏng do ma sát: chất bôi trơn tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt, giảm đứt gãy (hư hỏng) xích do lực cắt gây ra khi sợi tiếp xúc với các bộ phận kim loại như thanh dẫn hướng và cuộn, đồng thời ngăn chặn sự xuống cấp quá mức và tạo ra 'lông tơ' hoặc bột (oligome, dầu, sợi bị mài mòn).
② Sửa đổi trạng thái bề mặt: chất bôi trơn làm ướt và hấp phụ trên bề mặt sợi có thể làm thay đổi một chút trạng thái sắp xếp hoặc thư giãn của chuỗi bề mặt, nhưng không ảnh hưởng đến cấu trúc khối bên trong.

IV、 Tóm tắt: Các biểu hiện vĩ mô của sự thay đổi phân tử trong suốt quá trình tạo kết cấu POY-to-DTY chủ yếu được phản ánh ở cấp độ phân tử trong:

1. Định hướng: từ không đồng nhất đến đồng đều hơn, tăng trưởng và ổn định.

1. Độ kết tinh: từ rất thấp và mất trật tự đến trung bình, đồng đều và hoàn thiện hơn (nhìn chung là tăng, tuy nhiên việc xử lý quá mức hoặc một số vật liệu nhất định có thể gây giảm do hư hỏng).

2. Sự vướng víu và ứng suất nội tại: từ trạng thái vướng víu và ứng suất nội tại cao đến trạng thái vướng víu vừa phải với ứng suất được giải phóng phần lớn.

3. Hình thái: từ dạng thẳng, dạng căng đến dạng xoắn ốc/uốn ổn định được khóa lại bằng quá trình kết tinh.

Cuối cùng, những thay đổi ở cấp độ phân tử này xác định các đặc tính vĩ mô của DTY: độ bền kéo thường tăng (do độ định hướng/kết tinh cao hơn); độ giãn dài khi đứt giảm đi đáng kể (định hướng/kết tinh); độ co ngót trong nước sôi giảm đáng kể (do khóa cứng và kết tinh); và khả năng phục hồi đàn hồi được cải thiện rõ rệt (do cấu trúc uốn ổn định).

Điều quan trọng cần lưu ý là tính không đồng nhất phân tử ban đầu trong POY (về định hướng và độ kết tinh) có thể được khuếch đại trong quá trình tạo kết cấu, trở thành nguyên nhân sâu xa của việc nhuộm không đồng đều và sự biến đổi về tính chất vật lý của DTY. Do đó, việc cung cấp POY chất lượng cao với cấu trúc phân tử đồng nhất là điều kiện tiên quyết cơ bản để đạt được quy trình xử lý DTY chất lượng cao.