超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化EI北大核心CSCD

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维结构对比

目前,通过熔体纺丝法制备出的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的拉伸强度不如凝胶纺丝纤维。文中利用热分析仪、广角X射线衍射仪、小角X射线散射仪研究了熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维的微观结构,通过对比发现,熔纺UHMWPE纤维拉伸强度不如凝胶纺丝纤维的原因在于熔体纺丝UHMWPE纤维的伸直链结晶含量低于凝纺纤维,大分子链没有获得充分的伸直,单斜晶的取向度较低,纤维的整体结构不如凝胶纺丝纤维致密。而造成这一结果的根本原因在于熔纺UHMWPE纤维的有效拉伸倍率不高。     

UHMWPE初生态微观结构及不同成型条件下制品力学性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子量及线性分子链特性使其具备很多的优异性能,在军工、医药卫生等领域的应用越来越广泛的同时,对UHMWPE树脂的性能不断提出更高的要求。故利用高分辨扫描电镜(SEM)、高温凝胶色谱-红外联用(GPC-IR)、拉曼光谱(Raman)及差式扫描量热仪(DSC)对树脂初生态粒子的结晶结构、分子特性及热力学性能进行了研究,并通过控制模压过程中的冷却速率来研究UHMWPE样品的结晶行为,进而分析UHMWPE微观特性与宏观性能之间的关系。研究发现由次级颗粒和微纤组成的UHMWPE初生态粒子中具有大量的片晶和伸直链,分子链排列规整,结晶度高;但在熔融再结晶加工成制品的过程中,分子链的规整性遭到破坏,与初生态粒子相比,结晶度下降、缠结密度变大。另外,不同降温速率的样品中淬冷样品的分子链缠结密度最低,而低缠结、小的晶粒能够提升制品的耐冲击性能及断裂时的真应力。     

UHMWPP／UHMWPE合金纤维结晶能力与结晶活化能研究

运用DSC手段研究了UHMWPP/UHMWPE合金纤维的非等温结晶行为.采用Avrami方程和Avrami-Ozawa方程的结合(莫氏法)分析了其结晶能力和结晶活化能.分析F(T)及△E数据可知,UHMWPE作为成核剂加入有效地降低了结晶活化能,使得UHMWPP的结晶更容易.     

表面具有交联结构的UHMWPE纤维的制备及抗蠕变性能研究

本工作通过湿法纺丝制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,并结合水解缩合反应对UHMWPE纤维进行表面改性,研究了改性纤维化学结构、热稳定性以及微观形貌的变化,系统探究了改性纤维抗蠕变性能与结构之间的变化关系。结果表明：改性后,纤维表面形成明显交联结构,纤维结晶度下降,热稳定性变化不大,表面分子链运动能力下降。相比于未改性UHMWPE纤维样品,改性纤维抗蠕变性能提升超过50%。本工作集UHMWPE纺丝工艺与表面改性于一体,显著提高了UHMWPE纤维的抗蠕变性能,并通过两种测试方法进行了验证,这为制备高抗蠕变UHMWPE纤维材料提供了方法。     

UHMWPE纤维增强LDPE复合材料的界面形态研究

为实现聚乙烯单聚合物复合材料(PE SPC)的嵌件注射成型,研究基体与增强体间的界面非常关键.本文采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强低密度聚乙烯(LDPE)基体,对纤维和基体进行了差示扫描量热仪测试,在偏光显微镜下模拟了基体与纤维的复合过程,研究不同因素对复合材料界面结晶形态的影响.根据DSC确定了UHMWPE和LDPE复合的温度范围在110.98~147.14℃;合适的温度和剪切作用都有利于界面横晶的产生,从而使基体和纤维产生更好的粘结,提高复合材料的力学性能;温度比剪切的影响更大,注射温度设置在125~135℃可在保证纤维与基体复合的情况下不破坏纤维的增强作用;纤维丝之间会相互影响界面结晶形态,部分界面有横晶产生,说明在实际注射成型过程中纤维束或纤维布的结构对基体渗透和界面形成有较大影响.     

超高倍拉伸聚乙烯凝胶纤维熔融行为的研究

将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)冻胶丝经各倍热拉仲后的纤维作DSC、WAXD研究。在DSC图谱上温度为137℃、140～146℃、150～154℃和158℃(T_(m1)、T_(m2)、T_(m3)、T_(m4))处分别出现了四个峰。第一个峰表征着初生丝中“溶剂化结晶”的熔融,随着拉伸倍数的提高,“溶剂化结晶”逐渐变为串晶结构。DSC表明,当拉伸达到12.1倍时,这种转变完成,在UHMWPE纤维中的结晶一般为正交晶系,DSC图谱的出峰情况和实验条件密切相关,在一定的条件下,可以看到T_(m3)峰,它衣征着在纤维中存在有六方晶系。热拉伸过程中结构的发展和“拉伸三阶段机理”相吻合。     

超高分子量聚乙烯纤维增强对木材破坏形貌及承载性能影响

选用PUR木材层压胶,设计"刨光锯材-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维-单板"3层结构木质复合材,探索研究了UHMWPE纤维增强对木材抗弯性能、剪切性能以及单板厚度对其增强效果影响,并利用红外光谱(FT-IR)对脱粘纤维进行表征,进而对UHMWPE纤维增强机理进行了分析。结果表明,PUR木材层压胶可用于UHMWPE纤维/木材的复合,UHMWPE纤维增强明显改变了木材破坏过程和破坏形貌,提高了木材的承载性能,同时UHMWPE纤维增强效果与单板厚度密切相关。UHMWPE纤维的加入降低了胶合界面的剪切性能。     

聚对苯二甲酸乙二酯预取向丝收缩机理研究

采用SS－1型收缩－声速取向联合测试仪和DSC（差式扫描量热）对涤纶预取向丝（POY）纤维的升温热收缩过程进行了研究。探索涤纶POY纤维的收缩机理。试验结果表明，POY纤维的热收缩可以分为5个转变温度区间，在不同的温度区间以不同的收缩机理为主，低温时是非晶区大分子边的解取向作用，在冷结晶温度附近，纤维中发生的结晶过程和晶区的结构重排作用，限制了纤维的收缩。外应力对纤维收缩过程中的解取向和结晶行为有一定的影响，外应力的增加有利于纤维冷结晶过程的进行，纤维的收缩率减小。     

芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维制备工程用纤维/水泥复合材料的适用性

研究了两种高强合成纤维在工程用纤维/水泥复合材料制备过程中的适用性,其中,芳纶纤维的表面为亲水性,超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的表面为憎水性。研究结果表明:工程用芳纶纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中无应变硬化能力且表现为单裂纹破坏现象;工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中表现出良好的应变硬化能力和多裂纹开裂特性。因此,两种纤维相比,UHMWPE纤维适宜于工程用纤维/水泥复合材料的制备。随着水胶比的降低,工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料抗拉强度增大,但应变硬化能力降低,因此,在制备工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料的过程中,应协调纤维抗拉强度和基体与纤维之间界面过渡区的品质。      

超高相对分子质量聚乙烯中空纤维膜的制备与性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)中空纤维膜。研究了UHMWPE纺丝溶液浓度及制得中空纤维膜的冷拉伸倍数对中空纤维膜结构性能的影响。研究结果表明:随着纺丝溶液浓度的提高,UHMWPE的动态结晶温度与浊点变高,制得UHMWPE中空纤维的孔隙率和水通量下降,对牛血清蛋白的截流率变大,纤维力学性能也得到提升;拉伸后中空纤维膜中微纤网络沿拉伸方向取向,高浓度纤维膜的孔隙率变小,而低浓度纤维膜的孔隙率则变大,纤维膜的力学性能变大。     

铬酸氧化法改善超高分子量聚乙烯纤维表面粘接性能

以特定浓度铬酸氧化液对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面氧化改性。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射和力学性能测试分析比较了处理前后纤维的表面官能团变化、形貌结构、结晶性能和力学性能的变化,并采用微脱粘法和拉曼光谱法研究了纤维-树脂复合材料界面剪切强度及微观受力情况。结果表明,UHMWPE纤维经铬酸氧化处理后,纤维表面极性增加,粗糙程度变大;纤维表面处理的最佳条件为55℃、5min;拉曼光谱研究表明,改性后UHMWPE纤维-环氧树脂界面粘接性能较未改性纤维有明显增强。     

超拉伸UHMWPE纤维的超分子结构变化

用WAXD、DSC、SAXS及拉曼光谱等测试手段,研究了拉伸过程中UHMWPE纤维的超分子结构变化。结果表明,随拉伸的进行,纤维非晶区中分子链逐渐参与了结晶,超分子结构逐渐变得紧密规整,其SAXS强度逐渐减弱;纤维结晶度及熔融峰温随拉伸倍数的增加而增大,并逐渐趋于平衡,高倍拉伸后纤维WAXD结晶度为67．5％,DSC结晶度为96．1％,熔点为155．4℃;纤维横向晶粒平均尺寸随拉伸倍数的增加而变小,并逐渐趋于平衡,而纤维轴向晶粒尺寸随拉伸倍数的增加而变大,高倍拉伸后纤维结晶长周期为50nm左右。     

熔纺UHMWPE纤维在拉伸过程中的结构与力学性能

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂颗粒,以熔融纺丝法制备出了拉伸强度为1.6GPa的UHMWPE纤维。利用热分析(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、拉伸试验研究了UHMWPE纤维在拉伸过程中结构和力学性能的变化。研究显示,随着拉伸倍数的增加,UHMWPE纤维的结晶度增加,晶粒尺寸下降,纤维的缺陷度逐渐下降,取向度逐渐增大,拉伸强度逐渐增加;其结构和力学性能变化规律与凝胶法相似;有效拉伸倍率低可能是导致熔纺UHMWPE纤维的拉伸性能不如凝胶纺丝纤维的主要原因。     

辐射接枝改性对UHMWPE纤维性能的影响

采用预辐射接枝聚合方法制备了丙烯酸甲酯(MA)接枝改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-PMA)纤维。研究了接枝率对UHMWPE纤维结构和力学性能的影响。红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)测试显示,UHMWPE纤维上接枝了PMA分子链。UHMWPE-g-PMA纤维结晶度随接枝率增大而降低;PMA接枝链对UHMWPE纤维的正交晶相无影响,但对单斜晶相和中间相影响明显。UHMWPE-g-PMA纤维的拉伸断裂强度随吸收剂量增大而减小,但不随接枝率变化;拉伸断裂伸长率随吸收剂量增大而减小,随接枝率升高而增大。接枝前后UHMWPE纤维的水接触角测试结果显示,随着接枝率的增加,UHMWPE-g-PMA纤维与水的接触角减小。     

超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。     

超高分子量聚乙烯的静电纺丝研究

应用静电纺丝技术制备了直径为纳米级的UHMWPE超细高性能纤维.使用液体石蜡为溶剂,对二甲苯为萃取剂进行UHMWPE静电纺丝研究,通过SEM、DSC、FT-IR和XRD对电纺UHMWPE纤维的外观形貌、化学结构和物质组成分别进行了分析,并通过强力拉伸试验对束纤维强力进行了测试.     

UHMWPE纤维的表面交联改性

选用三聚氰酸三丙烯酯(TAC)作为交联剂对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行紫外辐照交联改性,探讨了正庚烷浸泡时间、交联剂浓度、紫外线辐照时间等因素对UHMWPE纤维表面交联效果及纤维蠕变性能的影响。采用红外光谱、扫描电子显微镜及力学性能测试等多种手段对交联改性前后UHMWPE纤维的结构进行表征。结果表明,UHMWPE在正庚烷中的最佳浸泡时间为24h;紫外线辐照最佳时间为1.5 h;经交联改性后UHMWPE纤维的抗蠕变性能有较明显提高。     

超高分子量聚乙烯/石蜡油体系的热力学相图及微孔膜的结构

在制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜的过程中需要加入大量的稀释剂如液体石蜡(LP),以降低聚乙烯的熔体黏度,同时作为微孔膜的造孔剂。文中首先通过热力学理论分析了UHMWPE/LP体系是属于强相互作用体系,然后通过热台-显微镜装置在慢速的升温和降温过程中获得了相平衡温度曲线,再通过差示扫描量热测试获得了结晶温度曲线,发现相平衡温度与结晶温度均与聚乙烯含量成正相关性,分别组成了UHMWPE/LP体系的热力学相图中的相变开始和相变结束时的温度曲线。该相分离发生在100～130℃的温度范围内,是由于该体系中聚乙烯结晶引发了固-液相分离,该体系的相分离过程可以认为是晶相与非晶相之间的物质交换的过程。最后扫描电镜照片也表明UHMWPE/LP体系中的液体石蜡会削弱聚乙烯的结晶能力,影响冷却后非晶相的尺寸,从而改变萃取后微孔膜的微观结构。