Kinetik der thermo-mechanischen Spaltung von Kettenmolekülen in Fasern aus Polyamid 6 II. Kettenbruch unter kontinuierlicher Dehnung

Zusammenfassung

Die Kinetik des mechanisch induzierten Bruchs belasteter Verknüpfungsmoleküle wurde anhand der Bildung freier Radikale mit Hilfe der ElektronenspinResonanz an kontinuierlich gedehnten Polyamid-6Fasern untersucht. Dabei wurden vergleichende Experimente mit unterschiedlicher Dehnungs- und Temperaturführung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen die Existenz einer eindeutigen Beziehung zwischen Versuchstemperatur, Probendehnung und der Lebensdauer belasteter Kettensegmente. Die Dehnungs- und Temperaturabhängigkeit der Radikalentstehung wird auf der Basis eines Zwei-Phasen-Strukturmodells mit einer strukturell vorgegebenen Längenverteilung von Verknüpfungssegmenten erklärt. Das Dehnungsverhalten der Struktureinheiten, welche durch die Verknüpfungsmoleküle miteinander verbunden werden, unterliegt, den Meßergebnissen zufolge, im Bereich von - 80 °C bis + 180 °C keinem nennenswerten Temperatureinfluß. Dagegen sind Anzeichen für geringfügige Änderungen der Fasermorphologie im Dehnungsbereich zwischen 14% und 19% zu erkennen, die als Folgen eines dehnungsinduzierten Kristallitdickenwachstums erklärt werden können. Aus den mit verschiedenen Methoden gemessenen kinetischen Parametern werden die Aktivierungsenergie und das Aktivierungsvolumen für den Kettenbruch bestimmt.

Summary

The kinetics of scission of stressed tie molecules, which leads to the formation of free radicals, were studied for continuously strained nylon 6 fibers by means of electron spin resonance spectroscopy. The results of experiments including different strain and temperature histories show the existence of a definite relation between temperature, strain and lifetime of stressed chain segments. The strain and temperature dependence of radical formation were interpreted on the basis of a structural two-phase-model and a well determinable length distribution of tie chain segments. The strain behaviour of the structural units connected by tie chains undergoes no observable change with temperature between −80 °C and +180°C. In the strain region between 14% and 19% slight changes in the fiber morphology seem to occur, however, which may be attributed to a stress-induced increase of the lamellar thickness. From the experimentally obtained kinetic parameters the activation energy and the activation volume for the chain scission are determined.