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。     

UHMWPE/炭黑抗静电复合材料的研究

制备了导电炭黑(CB)填充UHMWPE抗静电复合材料。实验结果表明,在经表面固相接枝改性的UHMWPE/CB复合体系中,炭黑渗滤区含量为5%~7%,表面电阻ρs从1014Ω下降到107Ω,较低的炭黑含量确保了复合材料优异的耐磨性;同时扫描电镜(SEM)表征证明炭黑在改性UHMWPE中达到纳米分散,形成双重纳米导电网络结构,这种双重纳米导电结构提高了复合材料的抗静电性能、力学性能和热变形温度。     

UHMWPE/PP共混改性体系研究(Ⅱ)

制备了UHMWPE/PP合金材料,研究了UHMWPE/PP共混体系的流动性和力学性能及相容剂对共混体系的增容作用,研究表明:PP能有效地改善UHMWPE流动性,但与UHMWPE为不相容体系,相容剂D能够有效提高UHMWPE/PP体系的相容性,提高了材料的拉伸强度和冲击强度,达到一定的增强和增韧效果.     

UHMWPE/PP共混改性体系研究(Ⅰ)

制备了UHMWPE/PP合金材料,研究了UHMWPE/PP共混体系的流动性和力学性能及相容剂对共混体系的增容作用,研究表明:PP能有效地改善UHMWPE流动性,但与UHMWPE为不相容体系,相容剂D能够有效提高UHMWPE/PP体系的相容性,提高了材料的拉伸强度和冲击强度,达到一定的增强和增韧效果。     

UHMWPE粉末作为MC铸型尼龙增韧材料的研究

研究了UHMWPE作为增韧材料对MC铸型尼龙力学性能和耐磨性的影响.接枝后的UHMWPE经环氧树脂处理,填充到MC铸型尼龙体系中,当UHMWPE添加量为8%时,使MC铸型尼龙冲击强度达到最大值,冲击强度提高200%,磨损量降低60%,降低50%.冲击断面SEM照片分析结果表明:UHMWPE在MC铸型尼龙中能够均匀分散,并在断面变得较为粗糙,呈现韧性断裂的特征.     

UHMWPE/PP/PP基无机填料母粒复合材料的制备及表征

研究自制的PP基增强母粒对UHMWPE/PP共混体系的增韧、增强作用,并通过力学性能测试及扫描电子显微镜研究其增韧、增强效果.结果表明,PP基玻璃纤维(GF)母粒对UHMWPE/PP共混体系的增韧、增强作用优于添加增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、GF的简单混合方法,这是因为前者试样中GF与UHMWPE/PP共混体系界面粘结的牢固程度大于后者.UHMWPE/PP共混体系中加入PP基纳米CaCO3母粒能够同时起到增强和增韧的作用.     

纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料的研制

利用偶联接枝对纳米炭黑粒子表面处理,通过反应型增容载体载附纳米炭黑,将处理后的纳米炭黑及纳米复配阻燃剂用于改性超高分子量聚乙烯(PE–UHMW),制备出纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料。通过体积电阻率测试、燃烧性能测试、热重分析及扫描电子显微镜分析对该材料的导电性能、阻燃性能、热性能等进行了研究。结果表明,纳米炭黑分布在PE–UHMW球晶间缝隙处和球晶内微纤间缝隙处的非晶区内,形成了纳米级双导电网络,这种立体穿插纳米尺度均匀分布,在低炭黑含量情况下就形成稳定的导电通路,起到了抗静电作用;制备的纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料,其燃烧时形成高效、致密、厚实的炭层,可有效地隔绝空气,起到阻燃作用。     

基于正交设计的UHMWPE砂浆磨损试验研究

采用改制的UHMWPE砂浆磨损试验机,通过正交试验,利用重复试验的方差分析对UHMWPE的砂浆磨损失效特性进行试验研究.结果显示:分子量是决定耐磨性的主要因素,并在电子显微镜(SEM)下对UHMWPE磨损表面形貌进行观察,显示了UHMWPE的砂浆磨损规律.     

UHMWPE/MMT纳米复合材料的研制

采用复配阳离子交换剂对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,通过固相接枝技术对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）进行表面改性,然后采用熔融插层法制备UHMWPE／MMT纳米复合材料。XRD和SEM分析表明,MMT在UHMWPE基体中达到了纳米级分散,同时,有机MMT能较大幅度改善UHMWPE的流动性能,少量有机MMT的加入就可使UHMWPE的力学性能有所提高,