89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

192 mianowymi i ich
rozpychaniem.
Natomiast niewielka
wysokość
rozważanego
piku wskazuje
na to, że prawdopodobnie
już
w r o z t w o r z e
przędzalniczym
i następnie w
tworzywie włókien,
wskutek
zmieszania z
a l g i n i a n e m ,
część pakietów
MMT uległa
eksfoliacji, czyli
oddzieleniu się
i rozproszeniu
poszczególnych warstw w objętości polimeru. Niemniej,
pomimo zmniejszenia wysokości, refleks nie zanikł całkowicie
co dowodzi, że oprócz rozproszonych warstw glinokrzemianowych,
wytworzone kompozyty nadal zawierają
uporządkowane pakiety.
Jak to analizowano we wcześniejszych pracach [9-11]
właściwości wytrzymałościowe włókien, o sztywnej budowie
makrocząsteczki, uzależnione są nie tylko od wielkości
rozciągu całkowitego, ale głównie deformacji jeszcze
płynnej strugi (zachodzącej w wyniku działania podłużnego
gradientu prędkości) oraz wartości naprężeń pod wpływem
których ma miejsce kształtowanie się struktury świeżo zestalonych
włókien. Z analizy danych zawartych w TABELI
2 wynika, iż obecność nanododatków wpływa na obniżenie
podatności tworzywa na deformację w etapie rozciągu, co
skutkuje obniżeniem właściwości wytrzymałościowych włókien.
Przy jednakowych parametrach procesu zestalania i
etapów rozciągu najwyższą wartość r c=120% uzyskuje się
dla włókien bez nanododatku, a najniższą r c=88,1% dla
włókien zawierających SiO 2. Jednocześnie, proces rozciągu
w kąpieli plastyfikacyjnej realizowany jest w tym etapie pod
wpływem naprężeń niższych o 1,1 cN/tex w porównaniu do
włókien bez nanododatku.
Efektem tego jest obniżenie wytrzymałości właściwej
włókien zawierających SiO 2 o 5,2cN/tex w porównaniu do
włókien bez nanododatku. Analogiczna zależność zachodzi
również dla innych włókien nanokompozytowych. Można
więc sądzić, iż obecność w zestalającej się strudze i rozciąganym
włóknie nanododatków ceramicznych wpływać
będzie na tarcie wewnętrzne układu poddawanego procesom
deformacyjnym. Tarcie to będzie zależało od wielkości
ziaren nanododatku i jego oddziaływań z makrocząsteczkami
tworzywa. Obecność pomiędzy makrocząsteczkami
nanododatku utrudniać będzie ich wzajemny poślizg.
Spowoduje to obniżenie możliwej do uzyskania wielkość
deformacji. Jednocześnie proces zachodzi pod wpływem
niższych naprężeń w porównaniu do włókien bez nanododatku
[9]. Oba te parametry wpływają (jak to analizowano
we wcześniejszych pracach [9-11]) na właściwości wytrzymałościowe
włókien.
podsumowanie
Symbol
próbki
Sample
symbol
Wyciąg
filierowy
[%]
As-spun draw
ratio
[%]
rozciąg
całkowity
[%]
Total
drawing
[%]
Z analizy struktury krystalicznej zarówno włókien zawierających
nanododatki, jak i bez nanododatku wynika, iż
jej powstawaniu sprzyja deformacja jeszcze płynnej strugi.
Natomiast ograniczeniem jest sztywna budowa makrocząsteczki
tworzywa i występowanie struktury typu „eggs-box”.
Deformacja
całkowita
Total deformation
that probably already in the spinning solution and then in the
fibre material, as a result of mixing with alginate, some of the
MMT packets have undergone exfoliation – separation and
dispersion of the layers within the volume of the polymer.
Nonetheless, in spite of the reduced height, the reflex did
not vanish completely, which shows that, apart from the
dispersed aluminosilicate layers, the produced composites
still contain ordered packets.
As has been analysed in earlier work [9-11], the strength
properties of fibres with rigid macromolecular structure
depend not only on the value of the total stretch, but
chiefly on the deformation of the still liquid stream (resulting
from the lengthwise velocity gradient) and the value of
the stresses under which the structure of freshly solidified
fibres is shaped. Analysis of the data in Table 2 shows that
the presence of nanoadditives causes a decrease in the
deformability of the material at the stretching stage, which
leads to a reduction in the strength properties of the fibres.
At uniform parameters for the solidification process and
stages of stretching, the highest value (r c=120%) is obtained
for fibres without nanoadditive, and the lowest (r c=88,1%)
for fibres containing SiO 2. At the same time, the process of
stretching in a plasticization bath is carried out at that stage
under stresses which are lower by 1.1 cN/tex in comparison
with the fibres without nanoadditive.
The result of this is a reduction in the intrinsic strength of
fibres containing SiO 2 by 5.2 cN/tex compared with fibres
without nanoadditive. An analogous relationship also holds
for other nanocomposite fibres. It can therefore be concluded
that the presence of ceramic nanoadditives in the solidifying
stream and stretched fibre will affect the internal friction of
the system being subjected to deformation processes. This
friction will depend on the size of the grains of nanoadditive
and its interaction with the macromolecules of the material.
The presence of nanoadditive between macromolecules will
make it harder for them to slip against one another, causing
a reduction in the attainable deformation value. At the
same time the process takes place under lower stresses
compared with fibres without nanoadditive [9]. Both of these
parameters (as has been analysed in earlier work [9-11])
affect the strength properties of the fibres.
summary
Naprężenia
rozciągające
Drawing stress
[cN/tex]
σ zest σ plast σ para
Wytrzymałość
właściwa
Tenacity
[cN/tex]
Względne wydłużenie
przy zeraniu
Elongation of
break[%]
AC 2 70 120,40 3,747 0,030 2,719 2,156 28,07±0,68 10,00±0,39
Ah 2 70 103,58 3,461 0,050 2,628 2,291 26,03±0,97 9,77±0,44
AT 2 70 89,27 3,217 0,029 1,850 1,605 24,39± 10,39±
AS 2 70 88,09 3,197 0,047 1,625 1,453 22,86±0,69 9,23±0,47
AM 2 70 100,66 3,411 0,032 2,113 1,799 25,95± 10,63±
AB 4 110 79,06 3,756 0,043 2,160 2,149 24,73±1,08 7,20±0,65
σ zest – stress in the solidification process
σ plast – stress in the first drawing process (plastification bath)
σ para – stress in the second drawing process (saturated water vapour at a temperature of 135şC)
tabela 2. właściwości wytrzymałościowe włókien z alginianu wapnia.
table 2. strength properties of calcium alginate fibres.
Analysis of the crystal structure of fibres containing
nanoadditives and those without nanoadditive shows that
its formation is favoured by deformation of the still fluid
stream. A constraint, however, is the rigid structure of the
macromolecule of the material and the presence of an “egg-