【摘要】：據統(tǒng)計,2017年全球化纖總產量達到6694萬噸,中國化纖產量4714萬噸,增長5%,占全球化纖產量的71%,連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一。在化纖產量增加的同時,化纖產品的開發(fā)更加迅速,產品種類更加豐富,產品的附加值得到進一步提高。柔性化熔融紡絲是指在同一紡絲設備上,采用或更換不同的功能模塊或裝置,生產出多品種纖維的技術。它包含設備柔性化,工藝柔性化和產品柔性化。紡絲工藝是限制柔性化紡絲生產的主要因素,當紡絲設備擴大產品規(guī)格的生產范圍時,要考慮該品種與現(xiàn)有設備的生產工藝的匹配問題,保證新開發(fā)的纖維品種能實現(xiàn)生產的穩(wěn)定性。本文從紡絲組件設計和纖維性能分析入手,結合纖維的生產工藝,基于多組分柔性化復合紡絲試驗平臺,開發(fā)了同板異形纖維和原液著色多色絲,進一步豐富了試驗平臺的生產品種,為柔性化紡絲的工業(yè)生產提供一定的借鑒作用。在同板異形纖維的生產中,纖維的擠出成形較為復雜,本文從聚合物流變學理論研究入手,運用紡絲熔體擠出成形的基本方程,基于異形噴絲板的常規(guī)設計方法,設計了圓形-三葉形同板異形噴絲板,使用POLYFLOW軟件對同板異形纖維的紡絲熔體進行數(shù)值模擬,分析了熔體在不同孔形微孔中剪切速率、壓力以及速度的差異。觀察實驗室制備的同板異形纖維的截面可得:增大紡絲流量,圓形纖維的均勻性提高,但三葉形纖維的異形度明顯降低;提高紡絲速度可以明顯提高三葉形纖維的異形度。論文從單絲纖度,纖維結晶度等因素對同板異形纖維的力學性能進行研究。首先,對纖維拉伸的理論模型進行研究,運用拉伸的本構關系,然后,使用POLYFLOW軟件對同板異形纖維的絲條溫度和結晶度進行數(shù)值模擬,得出了絲條溫度沿紡程的變化規(guī)律。對同板異形纖維進行冷拉測試,發(fā)現(xiàn)隨著纖維纖度的增大,纖維的屈服點上移,對應的屈服強力和斷裂強力也隨之增大。對同板異形纖維樣品進行結晶度測試,發(fā)現(xiàn)紡絲流量相同時,纖維的單絲纖度對結晶度影響不大;纖維的截面形狀對結晶度的影響也不大,這與結晶度的數(shù)值模擬結果相吻合。對于同一形狀的纖維,隨著纖維結晶度的降低,纖維的屈服點下移,纖維的屈服強力和斷裂強力也降低。對原液著色多色絲進行研究,基于多色絲的配色原理,從絲束中不同顏色單絲的位置分布考慮,設計了幾種不同的流道形式,選擇了同心圓分配形式的流道。通過POLYFLOW軟件的數(shù)值模擬優(yōu)化,設計并加工了多色絲的紡絲組件,基于多組分柔性化復合紡絲試驗平臺,制備了原液著色多色絲,證明了多色絲生產工藝流程的可行性。原液著色多色絲無需進行染整加工,能極大地降低生產成本,減少對環(huán)境的污染與破壞,極具經濟價值和環(huán)保價值。紡制的原液著色多色絲經3000 m/min的牽伸速度可形成POY絲,其總色差能滿足工業(yè)化生產中的要求,對原液著色多色絲的工業(yè)化生產具有指導意義。
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ340.64
【圖文】：

圖 2-1 Maxwell 模型d d =1 d d + 為總應變，E 為彈簧的彈）模型和一個牛頓粘壺并聯(lián)而成阻力之和，總應變等與兩σEη

圖 2-3 三元件模型a）的本構關系式： 1 1+ 2 d d + 1 2 1+ 2 = 1+ 2 d d + b）的本構關系式： ( 1+ 2) 2 d d + 1 = 2 d d + 1、 2分別為兩個虎克彈簧的彈性模量。四元件模型

圖 2-4 四元件模型維的變形除了急彈性和緩彈性塑性變形，這種變形是不可恢克彈簧 1的變形、開爾文模和，該模型的本構關系式：d2 d 2+ 1 2 (1 + 2 1+ 2 3) d d +型壺元件組合起來的力學模型， 2d2 d 2+ = 0 + 1d d + 2dd

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本文編號：2748393