溶剂分子的热运动达到体系中大部分大分子之间的缠结被解开的目的。溶剂越多，浓度越稀，大分子间缠结点越少，则缠结点之间的统计链节数(N)越大，因而最大拉伸倍数(入max)就越大，这可根据经典橡胶弹性理论得到：入 max=N,l1/2当然，实际上溶液浓度也不能太稀，工业上太低的浓度导致成本增加，而且少量大分子之间的缠结有利于拉伸应力的传递，否则，拉伸时大分子链之间很容易产生滑移，达不到有效拉伸的目的。与其它纺丝方法相比，冻胶纺丝一超拉伸法的显著特征是拉伸倍数大。一般，总拉伸倍数要大于20，这是获得柔性链超高强高模纤维所必须的最低拉伸倍数。因为超高强高模纤维的主要结构特征是非晶区及晶区中大分子链充分伸展，有大量的缚结分子存在。一般的柔性链聚合体，在拉伸倍数超过20倍之后，纤维的强度、模量还会继续上升。如聚乙烯的最大拉伸倍数达到300倍时，其模量已和理论值相接近。分析超高拉伸的内在涵义，与常规纺丝法不同之点在于：它不仅仅是使大分子取向，促进应力诱导结晶，而且还能使纤维在拉伸过程中出现伸直链结晶，使纤维具有无定形区均匀分散在连续的伸直链结晶的基质中的结构。2冻胶纺丝的基本原理2.1纤维高强化的理论计算及理想结构模型高强度高模量芳纶纤维的诞生给人们很好的启发，纺制常规纤维的这些柔性链高分子能否形成象芳纶那样分子链充分伸展的结构而
溶剂分子的热运动达到体系中大部分大分子之间的缠结被解开的目 的。溶剂越多，浓度越稀，大分子间缠结点越少，则缠结点之间的统 计链节数(Nc)越大，因而最大拉伸倍数(λ max)就越大，这可根据经典 橡胶弹性理论得到： λ max＝Nc 1/2 当然，实际上溶液浓度也不能太稀，工业上太低的浓度导致成本增加， 而且少量大分子之间的缠结有利于拉伸应力的传递，否则，拉伸时大 分子链之间很容易产生滑移，达不到有效拉伸的目的。 与其它纺丝方法相比，冻胶纺丝－超拉伸法的显著特征是拉伸倍 数大。一般，总拉伸倍数要大于 20，这是获得柔性链超高强高模纤 维所必须的最低拉伸倍数。因为超高强高模纤维的主要结构特征是非 晶区及晶区中大分子链充分伸展，有大量的缚结分子存在。一般的柔 性链聚合体，在拉伸倍数超过 20 倍之后，纤维的强度、模量还会继 续上升。如聚乙烯的最大拉伸倍数达到 300 倍时，其模量已和理论值 相接近。分析超高拉伸的内在涵义，与常规纺丝法不同之点在于：它 不仅仅是使大分子取向，促进应力诱导结晶，而且还能使纤维在拉伸 过程中出现伸直链结晶，使纤维具有无定形区均匀分散在连续的伸直 链结晶的基质中的结构。 2 冻胶纺丝的基本原理 2.1 纤维高强化的理论计算及理想结构模型 高强度高模量芳纶纤维的诞生给人们很好的启发，纺制常规纤维 的这些柔性链高分子能否形成象芳纶那样分子链充分伸展的结构而
具有高强度高模量的力学性能呢？人们首先从理论上研究分析超高强高模纤维的理想结构，是大分子链无限长而且纤维中仅含伸直链结晶，其结构模型如图2。图2超高强高模纤维完全伸直链结晶的理想结构模型根据此理想结构模型，超高强高模纤维中无限长的大分子链完全伸展，按照分子链断裂机理，纤维的抗张强度相当于大分子链的极限强度（见表2)，而分子链的极限强度可由分子链上碳一碳共价键的强度（61达因）和分子链截面积计算求得：6.1 X10*dyn69极限强度=(g/d)分子截面积(nm）密度（g/cm）×分子截面积(（nm2）表2各种聚合物大分子链的极限强度密度聚合物分子截面积极限强度常规纺丝法纤维强度/nm?Ig·cm"3Ig· dlIg · drlPE0.960.1933729.0尼龙-61.140.1923169.5PVA1.280.2282369.5235Kevlar1.430.20525.0PET1.370.2172329.5PP9.90.910.3482184.0PVC1.390.2941695.0PAN1.160.304196
具有高强度高模量的力学性能呢？人们首先从理论上研究分析超高 强高模纤维的理想结构，是大分子链无限长而且纤维中仅含伸直链结 晶，其结构模型如图 2。 图 2 超高强高模纤维完全伸直链结晶的理想结构模型 根据此理想结构模型，超高强高模纤维中无限长的大分子链完全 伸展，按照分子链断裂机理，纤维的抗张强度相当于大分子链的极限 强度(见表 2)，而分子链的极限强度可由分子链上碳－碳共价键的强 度(61 达因)和分子链截面积计算求得： 6.1×104 dyn 69 极限强度= = (g/d) 分子截面积(nm2 ) 密度(g/cm3 )×分子截面积(nm2 ) 表 2 各种聚合物大分子链的极限强度 聚合物 密度 /g·cm -3 分子截面积 /nm2 极限强度 /g·d -1 常规纺丝法纤维强度 /g·d -1 PE 0.96 0.193 372 9.0 尼龙-6 1.14 0.192 316 9.5 PVA 1.28 0.228 236 9.5 Kevlar 1.43 0.205 235 25.0 PET 1.37 0.217 232 9.5 PP 0.91 0.348 218 9.9 PVC 1.39 0.294 169 4.0 PAN 1.16 0.304 196 5.0