Chain rupture and tensile deformation of polyamide 6 fibers

Summary

The tensile deformation of polyamide 6 fibers gives rise to irreversible changes of its tensile properties, which apparently arise from chain rupture. This molecular failure process is usually analyzed by means of the ESR-spectroscopy. The number of ruptured chains, as obtained by this method, is, however, much too small to account for the changes of the tensile properties and for the observed strong decrease of the average molecular weight. Based on studies on energy dissipation, on structural as well on spectroscopical investigations we come to the conclusion that chain rupture is mainly responsible for the irreversible changes of the tensile properties. The dissipation of energy can be accounted for in terms of the energy release on chain rupture and energetic interactions with neighboring segments, in agreement with the data on the molecular weight decrease. The spectroscopically determined number of ruptured chains is governed by a fast recombination of the free radicals.

Zusammenfassung

Eine Deformation von Polyamid 6 Fasern führt zu irreversiblen Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften, die offensichtlich durch Kettenbrüche verursacht werden. Dieser molekulare Versagensprozeß wird gewöhnlich mittels der ESR-Spektroskopie analysiert. Die hierdurch erhaltene Anzahl an Kettenbrüchen ist jedoch viel zu gering, um sowohl die Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften als auch die starke Abnahme des mittleren Molekulargewichtes erklären zu können. Auf der Grundlage unserer Untersuchungen zur Energiedissipation, aus Streuexperimenten und spektroskopischen Untersuchungen kommen wir zu dem Schluß, daß Kettenbrüche für die Veränderungen der Eigenschaften allein verantwortlich sind. Die Energiedissipation läßt sich vollständig auf die Energiefreisetzung beim Kettenbruch und energetische Wechselwirkungen mit umgebenden Segmenten zurückführen, in Einklang mit den Ergebnissen zur Molekulargewichtserniedrigung. Die spektroskopisch bestimmte Anzahl an Kettenbrüchen wird durch eine schnelle Rekombination der freien Radikale beeinträchtigt.