纳米改性增强超高分子量聚乙烯复合材料研究进展

纳米材料具有极大的比表面积、宏观量子隧道效应、体积效应和尺寸效应;采用具有特殊性能的纳米材料填充改性聚合物是增强聚合物材料性能的最有效方法之一。通过单相或多相纳米材料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),可使复合材料的性能得到不同程度的改善和提高。综述了纳米材料改性增强UHMWPE复合材料的摩擦学性能、力学性能、电学性能、生物相容性、热学性能等;展望了纳米填充UHMWPE复合材料的发展方向和应用前景;提出采用微量的高性能纳米材料改性聚合物以大幅度提高复合材料的性能是未来研究的重要方向。     

超高分子量聚乙烯纤维表面改性及其界面性能研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因具有高化学稳定性,高机械性能和低成本等优点而成为理想增强材料之一。然而,规整的非极性分子链结构致使UHMWPE纤维结晶度高、与树脂基体之间几乎无化学键合,本文因而与树脂的粘合性差。为此已经进行了许多纤维表面处理的工作,如紫外辐射、等离子体处理、聚合物涂层等。主要从湿法化学改性和干法化学改性这两方面入手,总结归纳了目前超高分子量聚乙烯纤维的界面改性研究现状,从物理和化学两个方面揭示界面增强机理以及界面性能与复合材料力学性能的关系,为超高分子量聚乙烯纤维的界面结构设计和改性提供科学理论依据和技术指导。     

纳米粒子改性超高分子量聚乙烯的性能研究

采用流动性较高的高密度聚乙烯为流动改性剂,纳米SiO2为成核剂,乙烯-丙烯酸酯类共聚物为相容剂,对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行了加工性能和机械性能等的改性研究。结果表明:高密度聚乙烯用量为10%~15%、纳米SiO2用量为2%~3%、相容剂用量为8%~10%时,得到的复合改性聚合物的力学性能和耐磨耗性均不逊于国内外市场上知名产品,综合性能良好。     

超高分子量聚乙烯纤维现状的研究

介绍超高分子量聚乙烯纤维的结构特点,性能及加工方法。描述了纤维在各领域的应用,介绍了国内外生产厂家对超高分子量聚乙烯的改性方法和应用。并指出其今后的发展。     

超高分子量聚乙烯纤维的发展状况

介绍超高分子量聚乙烯纤维的结构性能,发展历程和现状.描述了纤维的生产工艺方法和用途,介绍了国内外主要生产厂商产品,以及国内外对超高分子量聚乙烯纤维的改性方法和应用.     

聚全氟乙丙烯改性超高分子量聚乙烯的性能研究

以纯超高聚乙烯(UHMWPE)为基础原料,添加高密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯共聚物、纳米SiO₂等改性剂,制备了UHMWPE改性混合物。研究了聚全氟乙丙烯(FEP)的加入和用量,对UHMWPE改性混合物力学性能及磨耗性能、熔融性能及热性能的影响。结果表明:添加FEP前后,改性混合物体系中纳米粒子都有较好的分散,拉伸强度和冲击强度以及热性能变化不大,但添加FEP后聚合物体系的磨耗几乎下降了50%,熔融性有一定的改善。当FEP用量较少时,随着FEP用量的增加,改性混合物的拉伸强度和冲击强度都上升;当FEP用量超过2%时,随着随着FEP用量的增加,改性混合物的拉伸强度和冲击强度都下降;在FEP用量达到2%时,改性混合物的磨耗是最低的。     

硅烷交联超高分子量聚乙烯

采用硅烷对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行交联改性，系统地研究了交联UHMWPE的凝胶率、熔点、结晶度、力学性能与耐磨性。结果表明，硅烷偶联剂导致了UHMWPE的交联，使UHMWPE的凝胶率提高。当硅烷含量较低时，UHMWPE的熔点增高、结晶度增大；当硅烷含量较高时，UHMWPE的熔点、结晶度呈下降的趋势；硅烷交联导致了UHMWPE材料的模量和强度提高，磨耗率降低；当硅烷含量较高时，交联UHMWPE材料的力学性能和磨耗率均变差；当硅烷含量为0．2份～0．4份时，交联UHMWPE材料的综合性能最佳。     

三种纤维改性超高分子量聚乙烯复合材料的力学性能

以未处理和偶联剂KH550处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维为填充材料,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,用模压成型法制备了三种纤维改性UHMWPE复合材料,对复合材料的硬度、弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率进行了实验研究,用光学显微镜观察分析了拉伸断面形貌。结果表明,未处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维改性UHMWPE复合材料硬度较纯UHMWPE分别提高了11.76%、21%和6%。经KH550处理的三种纤维改性UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度均优于未处理纤维的复合材料,已处理的SiC纤维/UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度提高较大。KH550处理的三种纤维与UHMWPE基体界面粘接紧密,未处理纤维与UHMWPE基体粘接较差。     

超高分子量聚乙烯纤维表面改性的研究进展

介绍了超高贫子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的各种表面改性方法,如低温等离子体改性、辐照接枝改性、化学氧化法改性等,重点讨论了这些方法对纤维复合材料的粘接性能和力学性能的影响,并对主要的纤维表面改性方法所具备的工艺特点、处理效果以及成本等作了对比分析,特别关注了近年来UHMWPE纤维的各种表面改性技术的进展,介绍了改性UHMWPE纤维的性能表征方法,对超高分子量聚乙烯纤维表面改性技术的工业化应用提出建议.     

超高分子量聚乙烯填料改性研究

本文选用粉煤灰，硅藻土和石墨三种无机填料填充超高分子量聚乙烯，考察了填料对其性能的影响。结果表明，填为加适量的粉煤灰可使ＵＨＭＷ－ＰＥ的耐磨性提高了约５０％，热变形温度提高达３０℃。填充三种填料后，冲击强度都有所下降，但当含量控制在１５％以内时，还具有较高的低温冲击性能。     

超高分子量聚乙烯纤维在防弹材料上的应用

本文就超高分子量聚乙烯纤维作为一种防弹材料 ,综述了其性能特点及在防弹材料上的应用     

HAP/UHMWPE对称分布复合功能生物材料的研究

通过自制模具获得羟基磷灰石(HAP)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合功能材料,在此基础上通过层叠法获得5层HAP含量不同的对称分布的功能材料,HAP含量(体积分数)按40%→20%→0%→20%→40%呈对称分布.通过SEM、X射线、DSC以及力学测试,分析了复合材料的微观结构和力学性能.在此基础上通过SEM-EDX分析了5层对称分布复合材料的微观结构和元素含量.结果表明,随着HAP加入量的增加,复合材料的拉伸强度和抗弯强度均下降,而弹性模量随体积比增加而增加.UHMWPE通过其超长分子链获得网状结构,起着骨架作用,而HAP被包裹在UHMWPE超长细链形成的层层网状结构之中, HAP和UHMWPE之间只是机械混合在一起.5层HAP/UHMWPE复合材料的层与层之间界面清晰但紧密连接在一起,而HAP含量在界面并没有形成梯度变化.     

UD75防弹板工艺参数与弹道性能的初步研究

分析了不同温度对组成Dyneema纤维增强复合材料的超高分子量聚乙烯纤维丝束拉伸强度的影响。并对UD75防弹复合材料在不同成型压力下的弹道吸能进行了研究。在对成型压力影响的研究中,对UD75复合材料的层间结合力、厚度和体密度进行了分析。结果表明,温度超过123 ℃后拉伸强度有大幅的下降,而成型压力为12.5 MPa时达到最大值。其研究结果对防弹复合材料的合理制备和优化设计提供了很好的参考依据。      

静电喷涂制备超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜

通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先通过研究溶液浓度及电压等因素对聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电喷涂的影响,确定最佳喷涂条件为PVDF质量分数3%,喷涂电压21 k V。然后通过在超高分子量聚乙烯隔膜上静电喷涂PVDF颗粒,制备出复合隔膜。最后,对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能测试。结果表明,该隔膜的孔隙率从46.5%提高到73.1%;纵向热收缩率从2.6%降低到1.3%;首次放电容量比相应的超高分子量聚乙烯隔膜提高了4.2%,经过50次循环,稳定性良好,可作为锂离子电池隔膜使用。     

超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的制备及其热性能的研究

为了提高超高分子量聚乙烯的热性能,本文通过溶液共混的方法利用氧化石墨烯改性不同分子量的超高分子量聚乙烯,然后利用红外测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、差热扫描量热分析仪(DSC)和热失重分析(TG)的方法对超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的结构、表面形态和性能进行了研究.通过分析测试表明氧化石墨烯在超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料中的分散性良好,氧化石墨烯的添加量为0.3%时,石墨烯/超高分子量聚乙烯的复合材料的热稳定性等性能最好,与原材料相比提高了3℃.     

超高分子量聚乙烯/金属复合材料的摩擦磨损性能

用MM-200型摩擦磨损试验机研究了Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb、Sn、Al等金属粉末填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌.结果表明:在低速条件下,金属填料可降低UHMWPE复合材料的摩擦系数;在高速条件下,金属填料对UHMWPE复合材料的摩擦系数影响不尽相同.Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb等金属填料可使UHMWPE的耐磨性显著提高, 而Sn、Al导致UHMWPE的磨损率增大;Ag的减摩抗磨效果最佳.     

紫外光辐照交联对超高相对分子质量聚乙烯纤维结构和性能的影响

在光敏剂和交联剂存在下，用紫外光进行辐照引发对超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）纤维进行交联改性。从纤维凝胶含量、力学性能、耐热性、蠕变性、粘结性能、结外光谱及扫描电镜（SEM）等测试分析得知，UHMWPE纤维的性能和结构发生了重要变化，其耐热性和抗蠕变性能有了明显的提高，纤维的表面粘结性能得到了改善，同时，UHMWPE纤维保持了原丝的优异的力学性能。     

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。     

滑动方式下辐射交联超高分子量聚乙烯的生物摩擦学研究

采用热压固化成型法制得了尺寸范围在9～50μm、密度为0.9413g/cm3、相对分子量为6×106的粉末状超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒;并用γ射线平面静止辐照方法,分别用120kGy、250kGy和500kGy剂量辐照样品,辐照剂量率为5kGy/h.采用UMT-Ⅱ多功能摩擦试验机考察了不同辐射剂量下交联UHMWPE的生物摩擦学性能,采用电子扫描电镜(SEM)分析了磨损表面形貌并讨论了其磨损机理.结果表明,辐射剂量为120kGy的UHMWPE磨损率最小,随着辐射剂量的增加,摩擦系数逐渐增大,辐射交联后UHMWPE的摩擦磨损性能均优越于未辐射UHMWPE的摩擦磨损性能.