Doğal poliamit fiberlerin mekanik özellikleri, konformasyon geçişleri ve sentetik poliamit fiberlerle karşılaştırılması

Abstract

Doğal poliamit fiberler özellikle tekstil endüstrisinde, mühendislikte ve tıpta önemli kullanımalanlarına sahiptir. Daha iyi özellikli fiberden yapılmış malzemeler üretmek ve onlarınperformanslarını arttırmak kullanım koşullarına bağlı olarak bu fiberlerin mekaniközelliklerinin nasıl değiştiğini belirlemeyi gerektirir. Yün ve ipeğin mekanik özelliklerinianlamaya yönelik birçok çalışma olmasına rağmen yine de bu fiberlerin tamamıylaincelenmediği görülmektedir.Bu tezde, ilk uzama, sıcaklık ve su gibi farklı etkilerden sonra alfa-keratin (yün ve saç) veipek fiberlerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Alfa-keratin fiberleri %16-%24 bölgesindeilk uzatıldıktan sonra alfa-beta konformasyon geçişlerinden dolayı ipek fiberlerinkine benzergerilim-uzama eğrileri göstermektedir. %32'den büyük ilk uzama değerleri sentetik poliamitfiberlerin gerilim-uzama eğrilerine benzerliğe yol açmaktadır. Bu fiberlerde gözlenen yenigeçişler naylon ve kapron fiberlerinin gerilim-uzama davranışlarıyla karşılaştırılarakyorumlanmıştır. Yüksek ilk uzama değerlerinin ipek fiberlerinin gerilim-uzama eğrilerindedaha yüksek gerilim değerlerine yol açtığı ve %8'den büyük değerler için 2. bir geçişin ortayaçıktığı gözlenmiştir.Su etkisinden sonra yün ve ipek fiberleri daha düşük kırılma gerilimleri ve daha yüksekelastik özellikleri göstermiştir. Burada, alfa-keratin fiberlerin gerilim-uzama eğrilerindekaynaklarda daha önce gözlenmemiş yeni bir geçiş ortaya çıkmıştır. Termal etkiden dolayı bufiberlerin mekanik özelliklerinde önemli derecede kötüleşme 150 °C'den daha büyüksıcaklıklarda ısıtmadan sonra görülmüştür. Fiberler artan ısıtma süresiyle daha kötü mekaniközellikler göstermişlerdir.Gerilim-relaksasyon ve sünme-iyileşme süreçleri detaylı olarak incelenmiştir. Yünfiberlerinin, 0-%10 aralığındaki ilk uzama değerleri için lineer olmayan viskoelastik ve%10'dan büyük uzama değerleri için lineer viskoelastik davranışa sahip olduğu görülmüştür.Yün fiberlerinin lineer olmayan viskoelastik bölgesinde uzun sürelerde relaksasyonmodülünün tahmini ve relaksasyon davranışı için matematik model önerilmiştir.