抗蠕變聚酰胺纖維的研究進展

顧東雅

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224005）

隨著對纖維產(chǎn)品性能的要求提高，各種特殊的紡絲方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，例如凝膠紡絲[1]、乳液紡絲、懸浮紡絲、噴射紡絲、裂膜紡絲、無噴絲頭紡絲等。其中凝膠紡絲被廣泛應(yīng)用在高強高模纖維的生產(chǎn)中。在現(xiàn)代研究中，聚乙烯醇、超高分子量聚乙烯、聚丙烯腈纖維的凝膠法生產(chǎn)成為了熱點，得到了各種性能優(yōu)異的纖維產(chǎn)物，成果豐富。研究開發(fā)出凝膠紡聚酰胺工業(yè)纖維，將是高性能纖維領(lǐng)域的一個重要研究課題，同時提升纖維的抗蠕變能力，顯得極具意義。

1 聚酰胺纖維

聚酰胺纖維是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維，品種較多，按主鏈結(jié)構(gòu)可分為脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、含雜環(huán)芳香族聚酰胺和脂環(huán)族聚酰胺。工業(yè)化的聚酰胺纖維以全脂肪族聚酰胺纖維產(chǎn)量最大，主要品種有聚酰胺6纖維[2]和聚酰胺66纖維，還有聚酰胺46、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺1010纖維等。全芳香族聚酰胺區(qū)別于通常的脂肪族聚酰胺如尼龍，至少有85%的酰胺鍵和兩個芳環(huán)相連的長鏈合成聚酰胺，由此類聚合物制得的纖維稱為芳香族聚酰胺纖維，在我國此類纖維被稱作芳綸。芳香族聚酰胺纖維具有優(yōu)異的熱性能、耐化學(xué)性。一些芳香族聚酰胺纖維還具有高的抗張強度和抗張模量。

2 蠕變性能

聚酰胺的分子鏈結(jié)構(gòu)是含有酰胺鍵的線性大分子，氫鍵作用使聚酰胺結(jié)構(gòu)容易發(fā)生結(jié)晶化，分子鏈發(fā)生滑移較為困難；但是分子主鏈中含有C-N鍵使得分子鏈的柔順性較好，容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象。蠕變是指固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象，與材料分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)材料長時間處于加熱狀態(tài)或在熔點附近，蠕變現(xiàn)象會加劇。塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。

許多科學(xué)家[3]對高聚物蠕變機理進行過研究，最早是對時間-溫度等效原理進行的研究，并得到了WLF方程。還有注意到靜水壓力對材料自由體積有一定影響，引入壓力相關(guān)的移位因子，使時溫等效原理得到了擴展。并對時溫等效原理的理論基礎(chǔ)進行了論述，提出在恒定應(yīng)力作用下，溫度升高可以增加材料的變形。

3 抗蠕變聚酰胺纖維

蠕變是有機纖維存在的主要問題之一，蠕變破壞也是纖維在應(yīng)用中遇到的一個迫切需要解決的問題，蠕變會造成尺寸、形態(tài)等方面的不穩(wěn)定，從而影響使用。改善聚酰胺纖維的蠕變性能可以通過以下幾種方式：（1）采用新型的紡絲成型方法；（2）在材料玻璃化溫度以下使用；（3）使用多種改性方法，使分子發(fā)生交聯(lián)；（4）提高分子的相對分子質(zhì)量；（5）分子主鏈引入芳雜環(huán)或形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等來提高分子鏈之間的作用力。

隨著纖維應(yīng)用技術(shù)的進一步發(fā)展，部分企業(yè)和科研機構(gòu)已經(jīng)開始認(rèn)識到有機纖維的蠕變性能，有相關(guān)研究[4]描述了一種改善了耐蠕變性的超高分子量聚乙烯纖維凝膠紡絲法；介紹了一種蠕變特性優(yōu)異的工業(yè)用高韌度聚酯纖維及其制造方法；采用光敏劑和熱引發(fā)劑對聚乙烯纖維共同引發(fā)交聯(lián)，從而增加纖維的抗蠕變性能；用含氟環(huán)氧化合物作為封端劑進行改性的海洋用抗蠕變高強低伸工業(yè)絲及制備方法。

4 用途

抗蠕變聚酰胺纖維具有強度高、回彈性好、耐疲勞、可染性和耐腐蝕、耐蟲蛀等優(yōu)良性能，尤以耐磨性最突出，密度低于大多數(shù)纖維。可用于制作輪胎簾子線、傳送帶及漁網(wǎng)、繩索、降落傘、帳篷布、地毯等工業(yè)用品[5]。其在船舶、海洋工程、軍事領(lǐng)域、航空航天等方面則有廣闊的應(yīng)用前景，可帶動原材料及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

抗蠕變聚酰胺纖維的開發(fā)與應(yīng)用，在纖維領(lǐng)域?qū)⑹且粋€突破和重要進步，也是世界高新技術(shù)、纖維合成與紡絲工藝以及軍事、航空航天、海洋開發(fā)、建筑行業(yè)、產(chǎn)業(yè)用等的迫切需要。

［1］伍凱飛,李小寧,楊中開,等.高相對粘度尼龍6凍膠的研究[J].合成纖維工業(yè),2008(2).

［2］陳雨萍,高建國,李革.聚對苯二甲酰對苯二胺/尼龍6復(fù)合物[J].高分子學(xué)報,2000(1).

［3］張玉梅,王新威,王萍,等.UHMWPE纖維拉伸蠕變性能的測試方法[J].合成纖維工業(yè),2013,36(3).

［4］劉兆峰,陳自力,胡祖明.超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝膠絲在超拉伸過程中結(jié)構(gòu)變化的表征[J].中國紡織大學(xué)學(xué)報,1992,18(1).

［5］潘玉殉,于中振,歐玉春.尼龍6/石墨納米導(dǎo)電復(fù)合材料的制備與性能[J].高分子學(xué)報,2001(1).