Bond rupture in highly drawn nylon 6 fibers influence of strain rate on radical concentration and permanent deformation

Summary In high-drawn nylon 6 fibers the radical concentration caused by the rupture of the tie molecules was measured by ESR at different strains and strain rates, viz. 2.5-500% min^–1.The spectral shape of the radical was temperature-dependent. This was tentatively explained from the fact that the -methylene protons of the secondary radical of nylon 6, (-CO-NH-(aHa-CoH2a) stop rotating at liquid nitrogen temperature.Furthermore the radical concentration depends on the strain rate, and consequently on time, which is explained by assuming that the tie molecules have a length distribution. So it follows that the process is of a viscoelastic nature and has little to do with thermally activated bond rupture. The assumption that the tie molecules have a length distribution is also supported by the value of the elastic modulus which, in contrast with what is sometimes assumed (28), is already accounted for by the relatively few taut tie molecules.Permanent deformation which, like chain rupture also an irreversible process, has been measured as a function of strain and strain rate. Roughly, a linear correlation seems to be present between the number of radicals and the magnitude of the permanent deformation.

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Zusammenfassung In hochverstreckten Nylon-6-Fasern wurde die durch das Zerreißen von Molekülketten entstandene Radikalkonzentration mit Hilfe von ESR bei einer unterschiedlichen Dehnung und bei Dehnungsgeschwindigkeiten zwischen 2,5 und 500% min^–1 gemessen. Die Form des Radikalspektrums war temperaturabhängig. Dies ließ sich aus der Tatsache erklären, daß die -Methylenprotonen des sekundären Radikals von Nylon 6, (-CO-NH-CH_ga-CßH₂), bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff zu rotieren aufhören.Weiter ist die Radikalkonzentration von der Dehnungsgeschwindigkeit und somit von der Zeit abhängig. Dies konnte aus der Annahme erklärt werden, daß die Tie-Moleküle eine Längenverteilung haben.So folgt, daß der Prozeß viskoelastischer Natur ist und er wenig mit thermisch aktivierter Bindungsspaltung zu tun hat. Das Vorhandensein einer Längenverteilung für die Tie-Moleküle wird auch durch den Wert des elastischen Moduls unterstützt, der anders, als manchmal angenommen wird (28), schon aus den relativ wenig gespannten Verbindungsmolekülen erklärt werden kann.Die bleibende Deformation, ebenso wie die Kettenspaltung ein irreversibler Prozeß, wurde als Funktion von Dehnung und Dehnungsgeschwindigkeit gemessen. Annähernd gibt es eine lineare Korrelation . zwischen der Radikalkonzentration und der Größe der bleibenden Deformation.

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With 6 figures 2 tables