氨纶是一种常见的合成纤维,已被广泛应用于纺织、服装、体育器材以及医疗领域。在实际使用过程中常会发生一些因其力学失效而产生的安全事故,为了从本质上改善这一情况,实现氨纶材料的本质安全化,本文通过改变干法纺丝氨纶过程中牵伸比、甬道风量、甬道温度等三个制备条件,制备了三种不同系列的氨纶,并对其微观结构、力学性能及应力松弛性能进行了表征和测试。主要研究如下:(1)选用聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和二苯基甲烷-二异氰酸酯(MDI)为制备原材料,乙二胺(EDA)为扩链剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,通过改变牵伸比、甬道风量、甬道温度等制备条件制得12组氨纶样品。(2)选用已制备的12组氨纶样品,采用傅里叶红外光谱仪表征其微观结构、X射线衍射测试仪测定其结晶度、万能材料试验机测试其力学性能,研究了不同的制备条件对氨纶的微观结构以及断裂伸长率、断裂强力、300%弹性回复率等力学性能的影响,结果表明:当牵伸比从1.05上升到1.2时,氨纶样品断裂伸长率逐步降低,断裂强力逐渐增加,300%弹性回复率则先增加后降低,当牵伸比为1.1时,氨纶300%弹性回复率达到最大值;当甬道风量从630 m3/h升高到750 m3/h时,氨纶的断裂伸长率逐渐增大,断裂强力逐渐减小,300%弹性回复率不断增大;当甬道温度从242℃上升到250℃时,氨纶的断裂伸长率逐渐增大,断裂强力逐渐减小,300%弹性回复率先增大后减小,当甬道温度为248℃时,氨纶300%弹性回复率达到最大值。(3)选用已制备的12组氨纶样品,采用万能材料试验机进行一系列的应力松弛实验,研究了不同的制备条件对氨纶应力松弛率的影响、氨纶3h内应力随时间的变化规律、伸长率及拉伸速率对氨纶应力松弛性能的影响,结果表明:牵伸比、甬道风量、甬道温度等3种制备条件对氨纶的国标应力松弛率基本无影响;应力松弛时间延长到3h后,氨纶的应力经历了急速下降、平稳且缓慢下降、趋于相对稳态值三个阶段;在伸长率小于300%的情况下,伸长率对氨纶的应力松弛性能无明显影响;当拉伸速率在小于500mm/min时,拉伸速率对氨纶应力松弛性能基本没有影响;氨纶的实际使用过程中,为了最大程度的消除氨纶应力松弛性能带来的负面影响,最好在使用前将氨纶拉伸至预设形变并保持一段足够长的时间(大于3小时),即可减少因氨纶应力松弛引发的失效乃至安全事故。(4)对干纺氨纶制备过程中的危险源进行了全面的识别并提出了针对性的解决措施,提高了氨纶制备过程的安全性;选取断裂伸长率、断裂强力、300%弹性回复率以及制备过程中的能耗为评价指标,对制得的12组氨纶样品进行评分,并参考安全经济学原理,综合选取出当牵伸比为1.1,甬道风量为690 m3/h,甬道温度为244℃时制备的氨纶各项综合性能最佳,成本合理,提高了氨纶使用过程的安全性。