بررسی ساختار رشته های پلی (اتیلن ترفتالات) کشیده شده در دمای نزدیک به انتقال شیشه ای

چکیده با وجود تحقیقات بسیار وسیعی که درباره ی ریزساختار الیاف پلی استر (پلی( اتیلن ترفتالات)) انجام گرفته و پژوهشهای بسیاری هم که در این زمینه در حال انجام می باشد، هنوز یک مدل کامل و جامع برای توصیف ریزساختار این الیاف وجود ندارد. شناخت هر چه بیشتر ریزساختار به بهبود فرآیند تولید، به منظور تولید الیاف با خواص بهتر، کمک می کند. در این میان شناخت بیشتر ساختار میانی و واسطه ای الیاف، که توسط کشش نمونه های الیاف نیمه آرایش یافته در دمای نزدیک به دمای انتقال شیشه ای حاصل می شود، مورد توجه می باشد. در این تحقیق الیافی با ساختارهای درونی متفاوت، با اعمال نسبت های مختلف کشش در دمای 80 درجه سانتی گراد، تهیه شده و این الیاف به روش های مختلف مانند پراش پرتو ایکس با زاویه ی زیاد، طیف سنجی مادون قرمز، گرماسنجی پویشی تفاضلی، خواص مکانیکی، آنالیز مکانیکی حرارتی، چگالی، جمع شدگی حرارتی و ضریب شکست مضاعف مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفتند. سپس با استفاده از اطلاعات به دست آمده از روش های متفاوت، چگونگی تشکیل فاز میانی (مزوفاز) و ریزساختار الیاف مورد پژوهش قرار گرفت. نتایج آزمایشات پراش پرتو ایکس با زاویه ی زیاد، به وجود آمدن قلّههای مجزای بلوری را در اثر کشش نمونه ها در 80 درجه ی سانتیگراد نشان نداد؛ اما آزمایشات طیف سنجی مادون قرمز افزایش میزان صورت بندی ترانس مولکول ها و همچنین تاخوردگی مولکول های زنجیری را نشان داد. ایجاد تاخوردگی زنجیرها می تواند به ایجاد بلورینه ها با حالت زنجیرهای تاخورده نسبت داده شود. ضریب شکست مضاعف الیاف نیز در اثر کشش افزایش یافت که نشان دهنده ی افزایش آرایش مولکولی در نمونه ها می باشد. چگالی نمونه ها نیز در اثر کشش افزایش یافت که نشان دهنده ی افزایش تراکم مولکولی در مناطق غیربلوری و نیز ایجاد تبلور می باشد. درصد بلورینگی نمونه ها همبستگی زیادی با صورت بندی ترانس مولکول های زنجیری داشت. این همبستگی در مورد درصد بلورینگی به دست آمده از روش اندازهگیری چگالی بیشتر بود. نتایج آزمایشات گرماسنجی پویشی تفاضلی نیز پهن شدن قلّه ی تبلور در اثر کشش نمونه ها در شرایط ذکر شده را نشان داد که می تواند در اثر افزایش نسبت زنجیرهای کشیده شده در مناطق بی نظم باشد. منحنی مدول اتلاف بر حسب دما در آزمایشات دینامیکی – مکانیکی در دمای بالای صفر درجه ی سانتی گراد به دو یا سه قله تجزیه شد. تجزیه به سه قله از همبستگی بالاتری برخوردار بود. با افزایش نسبت کشش، سطح زیر قله ی اول (در تجزیه ی منحنی مدول اتلاف-دما به دو قله) و قله های اول و دوم (در تجزیه ی منحنی مدول اتلاف-دما به سه قله) افزایش یافت که این امر به افزایش آرایش یافتگی مولکول ها در نواحی بی نظم و بیشتر شدن نسبت فاز آرایش یافته ی غیربلوری (مزومورفیک) نسبت داده می شود. وجود قله های مختلف نشانه ی وجود استراحت های مختلف مولکولی و در نتیجه نشانه ی وجود ساختارهای متفاوتی در مناطق بی نظم الیاف می باشد. منحنی مدول اتلاف بر حسب دما در دمای زیر صفر درجه ی سانتی گراد به دو قله تجزیه شد. با تغییر نسبت کشش، تغییر محسوسی در موقعیت و دمای بیشینه ی قله های تفکیک شده مشاهده نگردید. به عبارت دیگر، کشش در شرایط ذکر شده، اثری بر استراحت های مولکولی در این محدوده ی حرارتی ندارد. بنابراین میتوان نتیجه گرفت مناطق بی نظم الیاف شامل ناحیه هایی با درجات مختلفی از آرایش می باشند. این درجات مختلف، می تواند از حالت بی نظم کامل تا حالت مزومورفیک دارای آرایش، باشد. با اعمال کشش بر روی نمونه ی اولیه در شرایط ذکر شده، نسبت مناطق بی نظم مزومورفیک یا آرایش یافته تر، افزایش پیدا نمود. به طور کلی کشش الیاف پلی( اتیلن ترفتالات) در شرایط ذکر شده به ایجاد ساختاری واسطه ای در الیاف منجر می شود که مشخصه ی آن وجود مولکول های زنجیری کشیده شده در مناطق بی نظم و به وجود آمدن بلورینه های بسیار کوچک (ریز بلورینه) با زنجیرهای تاخورده در الیاف می شود. بر مبنای کلیه مشاهدات انجام شده، مدل هایی برای ساختار الیاف پلی(اتیلن ترفتالات) نیمه آرایش یافته و کشیده شده در شرایط فوق، ارائه گردید.