1．6 PTT和PBT彈性纖維
PET纖維是最重要的合成纖維之一，具有許多優(yōu)良的性能，也有適當(dāng)?shù)膹椥浴钠浞肿咏M成看，也可以分為硬組分和軟組分兩部分，表示如下：
由于軟組分鏈不長，所以這種纖維易結(jié)晶，彈性一般。如果用丙二醇和丁二醇代替乙二醇，分子長鏈中軟組分的2個亞甲基變成3個和4個，不僅軟組分鏈長增長，更加柔順，而且纖維的晶格結(jié)構(gòu)和分子鏈平面性也相應(yīng)變化，使分子鏈的變形回復(fù)性不同于PET纖維。例如PET纖維，其軟組分中含有3個亞甲基，存在所謂“奇碳效應(yīng)”。奇數(shù)亞甲基鏈使聚酯單元中的苯環(huán)不能與3個亞甲基單元處在同一平面，2個羰基只能以120o錯開排列，由此使得P兀’長分子鏈成螺旋狀排列。用X一射線和電子衍射研究m晶體中長分子鏈的構(gòu)象，發(fā)現(xiàn)其分子結(jié)構(gòu)中—O一CH2一CH2一CH2一O一單元呈能量最低的反式一旁式反式構(gòu)象，分子鏈呈“z”字形構(gòu)象(圖6)，使得PTT長分子鏈具有如同線圈彈簧一樣的彈性，不僅纖維模量低，而且具有良好的內(nèi)在回復(fù)性。在外力作用下，螺旋狀結(jié)構(gòu)中的“旁式”單元發(fā)生鏈旋轉(zhuǎn)，容易轉(zhuǎn)變成“反式”構(gòu)象，分子鏈很容易伸長。而在這種鍵旋轉(zhuǎn)過程中，分子鏈的構(gòu)型并未發(fā)生變化。構(gòu)象轉(zhuǎn)變是可逆的，外力除去后又很快恢復(fù)原狀。
PTT纖維的z字形構(gòu)象分子鏈，在晶胞中沿C軸方向含有2個分子鏈重復(fù)單元，而PET和PBT纖維都只有1個，所以晶格尺寸較大，且不夠完整，結(jié)晶度也較低，無定形區(qū)含量高，且易變形。“z”字形構(gòu)象賦予其高彈性，但由于在晶相中，“z”字形構(gòu)象的長分子鏈不可能在受力后很快發(fā)生構(gòu)象變化，而且無定形區(qū)的分子鏈排列基本上是非取向的，所以構(gòu)象變化并不能直接產(chǎn)生很高的彈性變形。因此，一般認為PTT纖維的良好彈性起源于“奇碳效應(yīng)”，這有待進一步研究。但是，纖維的良好彈性賦予了紡織品良好的形態(tài)穩(wěn)定特性，因此，這種纖維又被稱為形狀記憶纖維。
PBT纖維比PET多2個亞甲基，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)增多，并在應(yīng)變過程中產(chǎn)生a==B晶型的可逆轉(zhuǎn)變。即在松弛狀態(tài)下為晶型，呈螺旋構(gòu)象，拉伸狀態(tài)下呈B晶型。通常d型為穩(wěn)態(tài)，型為非穩(wěn)態(tài)，并具有向型轉(zhuǎn)變的趨勢，因此也具有彈性機制。但因苯環(huán)的位阻，B型向d型轉(zhuǎn)變需較大的能量，故在張力約束下，亞甲基鏈段調(diào)整較難，張力下回復(fù)性較小，故其彈性雖比PET纖維好，但比m纖維差，主要是由于后者還存在如前所述“奇碳效應(yīng)”。這3種聚酯纖維的急彈性回復(fù)性能比較見圖7。
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