超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的蠕变机理及蠕变行为;综述了UHMWPE纤维抗蠕变改性方法,即物理改性方法(填充改性和多次拉伸法)和化学改性法(紫外线辐照交联法、硅烷偶联剂法、高能射线辐照法),讨论了各改性方法的工艺特点和处理效果,紫外线辐照交联法应用较为广泛;指出在UHM-WPE纤维抗蠕变性能的研究过程中,应注重改性的效率和成本,以尽快实现抗蠕变改性UHMWPE纤维工艺技术的工业化。     

表面硅烷交联改性超高摩尔质量聚乙烯材料的制备及表征

采用紫外光辐照法在超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)材料表面接枝乙烯基烷氧基硅烷,之后进行水解交联,制备了亲水性表面交联UHMWPE材料。研究了该材料制备条件的优化并对其凝胶含量、交联密度和亲水性进行表征。结果表明,引发剂、单体用量的适度增大和紫外辐照时间的适度延长可增加硅烷的接枝量,引发剂质量分数为5.0%、单体体积分数为20%,紫外辐照时间为0.5~1 h时,硅烷接枝效果相对最佳;接枝样品在聚乙二醇水溶液中回流交联,样品凝胶率和交联密度同时获得了大幅提高,可由未改性样品的51.62%和16.07 mol/m~3分别增大到88.00%和58.05 mol/m~3,接近于在二月桂酸二丁基锡催化下热水交联的状况;改性样品的亲水性明显提高,水接触角可由未改性样品的94.8°降到64.0°。     

辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能研究

为改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在海水润滑介质下的耐磨损性能,采用氧化石墨烯(GO)填充与辐照交联对UHMWPE进行改性处理。利用摩擦磨损试验机研究了辐照前后UHMWPE与GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)与三维表面轮廓仪扫描试样磨痕表面形貌,计算其磨损率,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,在人工海水润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数,降低了磨损率;二者共同使用可以协同增强UHMWPE的耐磨性能,降低复合材料的摩擦因数与磨损率; GO填充显著提高了UHMWPE的抗磨粒磨损与抗疲劳磨损性能;辐照交联改性处理进一步提高了GO/UHMWPE复合材料的抗磨粒磨损性能。     

紫外光辐照对UHMWPE纤维结构和性能的影响

通过热机械分析、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试方法,对原纤维和经紫外光辐照交联改性的UHMWPE纤维的结构、物理性能和热机械性能进行了比较.结果表明,经辐照交联的纤维,其原有的一些不良性能得到了改善.     

低温等离子体技术在超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性中的应用

介绍了低温等离子体的概念、分类及其在超高相对分子质量聚乙烯纤维(UHMWP E)表面改性方面的特点;阐述了国内外在低温等离子体对UHMWPE纤维表面改性前后纤维本身及其复合材料性能的影响情况;简介了用自行研制的低温等离子体设备对UHMWPE纤维进行表面改性的研究结果和低温等离子体处理UHMWPE纤维表面改性的发展前景。实验表明,UHMWPE纤维经过等离子体处理后表面产生刻蚀和交联,其与树脂间的粘结性能改善;该低温等离子体设备能满足UHMWPE纤维表面改性连续化生产需要。     

超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性研究进展

综述了近年来国内外超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面改性的研究进展,介绍了UHMWPE纤维表面改性方法主要包括等离子体改性、辐照接枝改性、化学氧化改性、仿生修饰改性、表面偶联剂处理、电晕处理等,这些改性方法各有其优缺点,建议将上述两种或多种方法进行结合,在保证UHMWPE纤维原有优异性能的基础上,以使UHMWPE纤维获得最佳表面性能。     

超高摩尔质量聚乙烯氧化行为对生物摩擦学性能的影响

采用热压成型工艺制备了超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE),测试了加速老化前后辐照交联UHMWPE的力学和生物摩擦学性能的变化.DSC测试结果显示,加速老化后辐照交联UHMWPE的结晶度有所提高;红外光谱分析表明,加速老化后辐照交联UHMWPE的氧化指数大幅度提高;冲压剪切强度测试结果显示,加速老化导致辐照交联UHMWPE的弹性和塑性性能显著降低;摩擦磨损测试结果表明,加速老化后辐照交联UHMWPE的耐磨性能显著降低,并出现大量的压片状破裂.     

超临界CO_2预处理对UHMWPE纤维电子束辐照效果的影响

采用正交试验,研究了超临界CO_2预处理工艺(压力、温度、时间)对辐敏剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)渗入率及超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维凝胶含量和蠕变率的影响,并利用Minitab软件分析UHMWPE纤维凝胶含量和蠕变率与TMPTMA渗入率之间的关系,最后通过对UHMWPE纤维各项性能的测定,进一步优化超临界CO_2预处理工艺。研究结果表明:处理温度对TMPTMA的渗入率及UHMWPE纤维凝胶含量和蠕变率影响最大,其次为压力,时间的影响最小;确定了最佳工艺为处理压力30 MPa、温度80℃、时间50 min;TMPTMA渗入率是引起各个影响因素不同水平之间凝胶含量和蠕变率出现差别的重要因素;超临界CO_2预处理对UHMWPE纤维的辐照交联起到了重要的促进作用,使其抗蠕变性能得到很大程度的改善。     

超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能改性研究

通过紫外线照射对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行交联改性。运用密度梯度法、声速取向测试及广角X射线衍射(WAXD)等手段测试分析了蠕变过程中纤维结晶度的变化和相变情况,并通过计算机编程对蠕变数学模型进行拟合,该方法可以快速、精确地拟合出材料的相关性能参数。拟合结果表明紫外照射处理的UHMWPE纤维普弹模量E_1略有降低,而高弹模量E_2、推迟时间τ和本体粘度η_3有一定的提高。说明紫外照射交联能改善纤维蠕变性能。     

UHMWPE纤维的表面处理技术进展

详细介绍了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的表面改性方法、改性原理及改性效果,并提出了UHMWPE纤维的表面处理技术的新进展及展望。UHMWPE纤维的表面改性方法主要有氧化处理法、化学交联法、电晕放电法、辐照引发表面接枝法、等离子体处理法等;目前,电晕放电法已经应用于工业化生产,其他方法难以实现工业化;今后,硅烷偶联剂化学交联法有较好的工业化应用前景,采用两种或多种方法并用对UHMWPE纤维进行表面改性将会得到较好的发展。     

紫外辐射接枝改性UHMWPE纤维表面的研究

采用紫外辐射接枝方法对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行改性。探讨了单体种类及浓度、引发剂、抗氧剂、接枝方法等对UHMWPE纤维表面处理效果的影响,测试了以其作为增强材料的复合材料的层间剪切强度。结果表明:在有氧开放体系下,气相接枝效果好于液相接枝;丙烯酰胺单体的接枝效果优于其它单体;接枝率随接枝单体浓度和接枝时间的增加而增加。采用丙烯酰胺为接枝单体,在光强度为86μW/cm~2条件下,对UHMWPE纤维进行紫外辐射接枝改性,按照一定铺层方式制备的环氧基复合材料的层间剪切强度从未处理的14.59MPa提高到17.36MPa。     

辐射接枝改性聚酯纤维吸湿性的研究

经间甲酚浸泡溶胀后,采用二苯甲酮(BP)的丙酮溶液浸泡,紫外光辐射接枝改性聚酯纤维的吸湿性,研究了辐射接枝条件对纤维回潮率的影响。结果表明:当溶胀剂质量分数为40%,溶胀时间为2.0 h,溶胀温度为60℃,BP丙酮溶液的浓度为0.20 mol/L、浸泡时间为1.0 h,紫外光照时间为2 0 h,丙烯酸浓度为0.58 mol/L时,聚酯纤维的回潮率由0.40%提高至3.04%。     

辐照交联超高分子量聚乙烯的生物摩擦学性能研究

采用γ-射线对医用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行辐照交联处理,研究了辐照交联对医用UHMWPE力学性能和生物摩擦学性能的影响。结果表明:辐照交联使UHMWPE的结晶度、硬度、弹性性能、抗划痕能力和摩擦磨损性能提高,但降低了UHMWPE的塑性性能。     

EVA共混改性UHMWPE纤维的表面性能

以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为共混改性剂,将其溶解在超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纺丝溶液中,制得共混改性UHMWPE冻胶纤维;对改性UHMWPE冻胶纤维进行萃取,干燥和热拉伸制得改性UHMWPE纤维;研究了改性前后纤维的结构与性能.结果表明:共混改性后UHMWPE纤维表面引入了极性基团,纤维与树脂基体...     

超高相对分子质量聚乙烯交联研究进展

超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)因其优异的综合性能被广泛用于人工关节替代等材料中,但磨损现象一直是造成替代关节破坏而失效的最重要因素。近年来通过交联提高UHMWPE的耐磨性已成为学术界研究的一大热点。综述了UHMWPE在交联方面的最新研究成果。研究重点集中在通过各种射线辐照、化学方法、硅烷接枝获得UHMWPE的交联。     

Effects of sunshine UV irradiation on the tensile properties and structure of ultrahigh molecular weight polyethylene fiber

This study investigated sunlight‐simulated ultraviolet (UV) beam irradiation on the tensile properties and structure of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers. The tensile results showed that after 300 h sunlight UV irradiation, the tensile properties of the UHMWPE fibers were obviously degraded. Investigation of morphology revealed that the crystallinity was slightly increased, whereas the overall orientation and molecular weight of the fibers were decreased. SEM observations indicated that the degradation process was nonuniform throughout the fiber and a change from a ductile to a brittle fracture mechanism was found after UV irradiation. DMA results showed two β‐relaxations and one α‐relaxation in the original single filament, and UV irradiation led to the increased intensity of the high‐temperature β‐relaxation and the lowered position of the low‐temperature β‐relaxation. This indicated that irradiation‐induced molecular scission and branching were located primarily in the amorphous and the interface areas of the fiber. Changes in the thermal behavior were also examined by DSC. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 89: 2757–2763, 2003     

A crosslinking method of UHMWPE irradiated by electron beam using TMPTMA as radiosensitizer

Trimethylolpropane trimethylacrylate/Ultra high molecular weight polyethylene (TMPTMA/UHMWPE) composite and pure UHMWPE plates were made by compression molding and electron beam (EB) irradiation crosslinking methods. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Soxhlet extractor, electromechanical tester, and wear tester were used for the characterization of the structure, mechanical properties, and tribological performance of the crosslinked UHMWPE. FTIR analyses show that trans‐vinylene (965 cm^?1) absorption increases with the increasing dose and the trans‐vinylene intensity of TMPTMA/UHMWPE is higher than that of UHMWPE at the same dose, and Soxhlet experiments reveal that gel fraction increases with the increasing dose, both proving that crosslinking took place in all the irradiated samples. The results of the tensile tests indicate a significant decrease in elongation at break, but the stress of UHMWPE increases to 47 MPa at 10 kGy and then decreases with the increasing dose. The stress of TMPTMA/UHMWPE composites keeps at about 39 MPa before 50 kGy and then decreases with the increasing dose because of plasticization effect. The stress changes indicate that crosslinking and degradation occurred at the same time. Wear rate of 100 kGy 1% TMPTMA/UHMWPE is 1.76 × 10^?7mg/Nm, only 23.5% of wear rate of 0 kGy UHMWPE and 44.2% of wear rate of 100 kGy UHMWPE. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

P(NIPA/AMPS)接枝改性UHMWPE织物的性能

通过氩微波低温等离子体引发、紫外辐射聚合将N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸(AMPS)的二元共聚物[P(NIPA/AMPS)]接枝到超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)织物,研究了织物的温敏性、pH敏感性及成孔剂CaCO3的加入对其响应速度的影响。结果表明,在紫外光照射强度一定时,AMPS浓度、交联剂浓度是影响织物接枝率的主要因素。优化的接枝工艺条件为AMPS质量分数50%,交联剂质量分数5%,等离子体处理时间6 m in,处理功率240 W。该织物最低临界共熔温度约为38℃,其溶胀比随温度、pH值变化而变化,且其温敏性吸水-失水动力学曲线呈现快速响应性。该织物的湿态静水压为1 500 Pa,干态透气性为482 L/(m2.s),干态透湿性为2 010 g/(m2.d),吸水后具有很好的阻水性能,干态后仍保留了一定透湿、透气性。