多级拉伸中超高相对分子质量聚乙烯纤维的结构与性能研究

采用凝胶纺丝-超拉伸技术纺制了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维。采用双折射法、DSC热分析法对不同拉伸级数的纤维进行了结构分析并测试了其力学性能和抗蠕变性能。研究结果表明:随着拉伸倍数的增加,纤维的取向度、结晶度及热性能得到了提高,力学性能和抗蠕变性得到改善,可得到纤维强度大于30cN/dtex,模量超过1200cN/dtex的高性能纤维。     

熔纺UHMWPE纤维结构和力学性能初探

采用超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)切片进行熔融纺丝,拉伸倍数为22～25,对制得的熔纺UHMWPE纤维的力学性能进行测试,用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对熔纺及凝胶纺UHMWPE纤维的表面形貌和结晶性进行了表征。结果表明:熔纺UHMWPE纤维的断裂强度为17.02 cN/dtex;相比凝胶纺纤维,熔纺纤维线密度大,纵向沟壑多;熔纺UHMWPE纤维结晶度为64.76%,比凝胶纺纤维的稍低,但其取向因子为0.993,大于凝胶纺纤维的。     

热拉伸工艺对聚甲醛纤维结构与性能的影响

采用自主开发的熔融纺丝设备制备了聚甲醛(POM)初生纤维,将POM初生纤维在130℃下,经热辊或热管在不同拉伸倍数下进行热拉伸制得POM纤维,研究热拉伸工艺对POM纤维结构与性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,POM纤维取向度、结晶度和断裂强度逐渐增大,条干均匀性逐渐得到改善;在相同拉伸倍数(5~7)下,热辊拉伸得到的POM纤维比热管拉伸得到的POM纤维的取向度和结晶度高、强度好,但条干不匀率高;热管拉伸可实现高倍拉伸,最高可拉伸14倍,而热辊拉伸最高可拉伸7倍;热管拉伸14倍时制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达10.76 cN/dtex,断裂伸长率为9.6%;热辊拉伸7倍时,制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达6.92 cN/dtex,断裂伸长率为12.8%。     

MF-PVA阻燃纤维结构与性能研究

将三聚氰胺甲醛(MF)树脂和聚乙烯醇(PVA)制得纺丝原液,经湿法纺丝得到MF-PVA阻燃纤维,研究了MF-PVA阻燃纤维的结构与性能。结果表明:MF-PVA纤维截面形状不规则,表面不光滑,且有孔洞;MF-PVA纤维具有较好的力学性能,热性能和阻燃性能,其模量为75 cN/dtex,断裂强度为1.5～2.5 cN/dt- ex,断裂伸长为15%,吸湿率为9.2%,结晶度为20.5%,热分解温度为300℃,极限氧指数达35。MF-PVA纤维耐酸碱性一般,在酸碱溶液中经过98 h浸泡后,纤维的强度保持率低于50%。     

沸水再拉伸速率对聚丙烯腈纤维结构与性能的影响

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂溶解聚丙烯腈(PAN)制成PAN纺丝原液,采用干喷湿法纺丝,经过凝固、预拉伸、沸水拉伸制得PAN纤维,对所得PAN纤维进行沸水再拉伸处理,研究了沸水再拉伸速率对PAN纤维结构和性能的影响。结果表明:PAN纤维中残留质量分数为4.38%的离子液体,为沸水再拉伸起到了增塑作用;随着沸水再拉伸速率的增大,PAN纤维的力学性能提高,断裂强度由2.69cN/dtex提高到4.33 cN/dtex,而断裂伸长率由26%减小到20%,纤维的玻璃化转变温度、晶区取向度、双折射率、结晶度、晶粒尺寸均增大。     

氯化聚氯乙烯多孔纤维的制备及结构性能研究

分别以不同比例的四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)混合物为溶剂,溶解氯化聚氯乙烯(CPVC)粉末得到纺丝原液,通过湿法纺丝工艺制备了CPVC多孔纤维。研究了CPVC多孔纤维的形貌和结晶结构、力学性能、热收缩性能和阻燃性能。结果表明:通过湿法纺丝得到的CPVC多孔纤维有一定的结晶度,热收缩性能好,调整溶剂的种类和混合比例可以控制纤维形貌和成孔情况。CPVC溶于THF/DMF质量比为7/3的混合溶剂的原液制得的CPVC多孔纤维的力学性质较好,其断裂强度为0.8 cN/dtex,初始模量为14.1 cN/dtex,CPVC溶于DMSO/DMF质量比为3/7的混合溶剂的纺丝原液制得的CPVC多孔纤维的热收缩性能和阻燃性能较好,其干热收缩率为0.7%,极限氧指数为78%。     

高线密度胶原蛋白/PVA共混纤维的制备及其结构性能

在胶原蛋白与聚乙烯醇(PVA)共混溶液中,改变原液中胶原蛋白和聚乙烯醇的组成,由湿法纺丝得到初生纤维,经热拉伸、热定形、缩醛化反应制得线密度大于25dtex的胶原蛋白/PVA共混纤维。共混纤维横截面呈圆形,纤维内部无孔洞及裂纹,表面光滑,断裂强度和初始模量分别达到4.63cN/dtex和160.2cN/dtex,断裂伸长率为25.4%,结晶度为48.6%,水中软化点和回潮率分别为104℃和13.67%。     

改性剂对胶原蛋白复合纤维结构性能的影响

在胶原蛋白和聚乙烯醇共混溶液中,添加不同量改性剂制得纺丝原液,经湿法纺丝得到初生纤维,初生纤维再经过热拉伸、热定型和缩醛化处理得到胶原蛋白复合纤维。由该方法制得的复合纤维中胶原蛋白存留率达到91.6%,结晶度为57.8%。由扫描电镜观察纤维横截面为肾形,纤维内部致密、无相分离。纤维断裂强度为4.1 cN/dtex,初始模量为147.5 cN/dtex,断裂伸长为26.9%,纤维水中软化点为104℃。     

湿法纺丝制备PTFE纤维的后处理工艺研究

以聚乙烯醇(PVA)为载体采用湿法纺丝制备聚四氟乙烯(PTFE)/PVA初生纤维,然后进行烧结、拉伸后处理得到PTFE纤维,考察了烧结温度、烧结时间和拉伸倍数对PTFE纤维力学性能的影响,讨论了强酸和强碱对PTFE纤维的腐蚀作用。结果表明:较佳的后处理工艺是烧结温度380℃,烧结时间30 min,拉伸倍数5,制得的PTFE纤维的线密度为14.60 dtex,断裂强度为0.871cN/dtex,断裂伸长率为261.26%,模量为0.525 cN/dtex;PTFE纤维具有优异的耐酸碱腐蚀性能。     

离子液体增塑聚酰胺6纤维的制备与性能表征

在聚酰胺6(PA 6)中添加离子液体对其进行增塑改性制得离子液体增塑PA 6切片,再经熔融纺丝、拉伸、定型,制备离子液体增塑PA 6纤维,然后对纤维试样进行水洗;探讨了离子液体含量对增塑PA 6纤维的热性能、动态力学性能、取向及力学性能的影响以及水洗之后纤维力学性能的变化。结果表明:随着离子液体添加量的增加,增塑PA 6纤维的熔融温度与结晶温度逐渐下降,纤维分子链的活动性增加,玻璃化转变温度逐渐下降;离子液体并未提高增塑PA 6纤维的取向度;随着离子液体含量的增加,增塑PA 6纤维的断裂强度先增加后降低,断裂伸长率呈下降趋势;在离子液体质量分数为1.5%、拉伸倍数为3.6时,增塑PA 6纤维的断裂强度最高,达3.89 cN/dtex,纤维水洗后断裂强度大幅度提高,达6.36 cN/dtex。     

热处理对杂环芳纶结构与性能的影响

采用了热失重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),广角X射线衍射(WAXD)等手段研究热处理对含杂环的共聚芳香族聚酰胺纤维结构与性能的影响。结果表明:热处理条件为氮气气氛,温度420℃,时间4 min,拉伸倍数为1;经过热处理后杂环芳纶的化学结构没有明显的变化,纤维结晶度由11.2%提高到51.6%,纤维的取向度显著提高,纤维的表面更加光滑致密;纤维的热稳定性无明显变化,纤维的线密度有略微变小,断裂强度为23.8 cN/dtex,弹性模量为1 041.43 cN/dtex。     

热空气对聚甲醛纤维结构与性能的影响

采用热空气加热处理工艺,改变加热温度和时间,研究了热空气处理对聚甲醛纤维的取向度、结晶性及力学性能的影响。研究结果表明:随着热处理温度的提高和时间的延长,聚甲醛纤维的取向度逐渐下降,结晶度逐渐上升,拉伸强度呈现先上升后下降的趋势;当热处理温度为120℃,热处理时间为20 min时,聚甲醛纤维的拉伸强度达到最大值5.1 cN/dtex,比未处理纤维提高了约10%。     

高含量胶原蛋白/PVA复合纤维的结构与性能

在胶原蛋白与聚乙烯醇(PVA)共混溶液中,加入连接剂三氯化铝和戊二醛,经湿法纺丝、热拉伸定型和后交联处理制得胶原蛋白质量分数为45.17%的胶原蛋白/PVA复合纤维,研究了复合纤维的结构与性能。结果表明:胶原蛋白/PVA复合纤维横截面呈圆形,具有皮芯结构,断裂强度和断裂伸长率分别为2.14cN/dtex和46.32%,结晶度为41.1%,水中软化点和回潮率分别为101℃和11.50%。     

热拉伸倍数对芳砜纶结构和性能的影响

通过应力—应变和动态力学热分析研究了热拉伸倍数对芳砜纶力学性能和动态热力学性能的影响,同时利用广角X-射线衍射(WAXD)对不同热拉伸倍数的芳砜纶的结晶度和晶区取向度进行了分析。结果表明:随着热拉伸倍数的增加,纤维的断裂强度提高,在拉伸倍数为2.6倍时,断裂强度达到3.83 cN/dtex;纤维的玻璃化较变温度随拉伸倍数的增加变化不大,而结晶度和晶区取向度则显著增加。     

聚甲醛纤维制备工艺及其性能的研究

以聚甲醛(POM)切片为原料,在200～210℃进行熔融纺丝制得POM长丝。利用DSC、Olympus偏光显微镜、单纱电子强力仪测定了POM纤维结晶度、熔点、取向度和纤维的机械性能;研究了后处理对POM纤维性能的影响以及拉伸对POM纤维耐酸碱性能的影响。结果表明:(1)POM纤维耐碱性良好,拉伸可以提高POM纤维结晶度、取向度、断裂强度以及耐酸性,但是使断裂伸长率减小;最佳拉伸温度在110℃左右,拉伸倍率在6～8之间。(2)热定形温度对POM纤维结晶度和熔点影响不大,延长热定形时间使POM结晶度、熔点降低;最佳热定形条件为在140℃下热定形4min。(3)经过拉伸热定形后的POM纤维的最大断裂强度和断裂伸长率分别为7.41cN/dtex和19.2%。     

纤维级超高分子量聚乙烯的制备及性能研究

采用自制新型高效负载型QTE-1催化剂,合成了用于纺丝的纤维级超高分子量聚乙烯(UHM-WPE),进行了中试以及工业化生产;考察了反应温度、反应压力等工艺条件对UHMWPE性能的影响,并考察了其纺丝性能。结果表明:QTE-1催化剂体系聚合活性较高,可达5×104g/(g.h)以上,反应动力学平稳,UHMWPE黏均分子量可达4×106以上;UHMWPE黏均分子量随反应温度的升高而降低,随反应压力的增大而增高;UHMWPE堆密度随反应温度和反应压力升高而增高;UHMWPE中试和工业化生产工艺平稳,产品性能优异,能够较好地满足纺丝要求。UHMWPE纤维断裂强度达28.44 cN/dtex,模量达1 400 cN/dtex。     

三元共聚聚酰亚胺初生纤维结构与性能的研究

以BTDA-TDI/MDI(P84)三元共聚聚酰亚胺(PI)粉末为原料,采用湿法纺丝技术制备BTDA-TDI/MDI三元共聚PI初生纤维,并对其结构和性能进行表征。实验结果表明:三元共聚PI初生纤维的最高抗断裂强度为0.65 cN/dtex;纺丝浆液PI质量分数19%时所得初生纤维表面较光滑;凝固浴溶液NMP质量分数70%时初生纤维结晶度分别比质量分数60%和80%时结晶度大;不同NMP质量分数凝固浴溶液所得初生纤维的热稳定性相差不大。     

后处理对MF-PVA阻燃纤维结构与性能的影响

以聚乙烯醇(PVA)为成纤剂,与三聚氰胺甲醛(MF)溶液共混,湿法纺丝制得MF-PVA纤维。研究了后处理方式对MF-PVA纤维结构与性能的影响。结果表明:湿热处理有利于提高MF-PVA纤维的极限氧指数(LOI),其LOI最高达35;热定型处理后,纤维两相分离明显,纤维的力学性能、耐热水性能和结晶性能提高,其拉伸强度和水中软化点分别可达2.55 cN/dtex和104%;不同的后处理方式对纤维的热性能影响不大。     

再生羽毛蛋白纤维的研制

介绍了再生羽毛蛋白纤维的纺制工艺,对纺制纤维的理、化性能进行了测试分析,结果显示：采用氧化法制取羽毛角蛋白原液,纺丝原液中纤维素、蛋白质比例6∶4,碱的质量分数为3%,纺丝液黏度为40～60 s时,纺制出的再生羽毛蛋白纤维（2.7 dtex）干强为2.1 cN/dtex,湿强为1.8 cN/dtex,初始模量为33 cN/dtex,回潮率为13.8%,具有优良的强伸性及吸湿透汽性,同时对皮肤具有很好的亲和力。     

超细聚乙烯醇缩甲醛纤维结构与性能的研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、电子强伸仪等研究了超细聚乙烯醇缩甲醛(SF-PVFM)纤维的形态结构、结晶度、热性能和力学性能等,并与普通聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)纤维和高强高模聚乙烯醇(HTHM-PVA)纤维的结构与性能进行对比。结果表明:3种纤维中,HTHM-PVA纤维具有最规整的聚集态结构和最佳的力学性能。SF-PVFM纤维与PVFM纤维截面结构均致密无明显孔洞,但SF-PVFM纤维具有较高的结晶度和较好的性能,其结晶度为64.6%(XRD法),熔融温度为226.4℃,断裂强度为7.1 cN/dtex,模量为1 10 cN/dtex,断裂伸长率为10.7%。