超高相对分子质量聚乙烯特性黏数的测试方法

采用毛细管黏度计法测定超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的特性黏数([η]),对[η]的准确测定的影响因素进行了探讨。结果表明:以十氢萘为溶剂,使用前进行蒸馏提纯;在配制UHMWPE溶液时,加入质量分数为0.2%的抗氧剂1010,按预溶胀、溶胀、溶解3步骤进行溶解,溶解温度150℃,溶解时间0.5 h,配制UHMWPE溶液浓度为100~600 mg/L;严格控制温度(135±0.2)℃,所测UHMWPE的[η]平行性较好,相对标准偏差为1.08%。     

黏度法测定UHMWPE特性黏数的影响因素

研究了黏度法测量超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的特性黏数过程中的乌氏黏度计毛细管内径、UHM-WPE浓度、复合抗氧剂浓度和溶解时间对测试结果的影响.结果表明,用不同内径毛细管的乌氏黏度计测量UHMWPE的特性黏数时,得到的结果是有差别的,测量UHMWPE的特性黏数时溶液浓度不宜高;为防止测定过程中UHMWPE YPE-1样品的溶解和降解,复合抗氧剂的加入质量分数0.002 5%为宜.     

UHMWPE冻胶纺丝中的降解行为及其对纤维性能的影响

采用双螺杆混炼挤出机溶胀、溶解和挤出纺丝技术制备超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维,经热管拉伸得到UHMWPE纤维,研究了冻胶纺丝工艺及后续热拉伸对UHMWPE纤维黏均相对分子质量(M_η)的影响,以及M_η与UHMWPE成品纤维力学性能、热性能、抗蠕变性能及耐磨性能的关系。结果表明:螺杆转速、溶解温度及溶液浓度变化引起的物料高温停留时间和受剪切强度变化对UHMWPE分子降解程度有很大的影响,超倍热拉伸工艺对UHMWPE分子降解影响不大;在UHMWPE溶解均匀的情况下,纤维强度、抗蠕变及耐磨性能随冻胶纤维M_η的增大而增大,且纤维结晶度增加,熔点升高;而UHMWPE溶解条件不佳时,冻胶纤维M_η最高,但纤维表面呈现不均匀凸起,纤维综合性能也变差。     

聚烯烃的热降解机理及热稳定性能研究

采用热失重法分析了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)与高黏度聚丙烯(PP)在氧气和空气中的热失重特点,并对加入抗氧剂的UHMWPE在空气中的热稳定性能进行了研究。结果表明:在氮气中,UHMWPE和高黏度PP的热降解属于一级降解反应;空气的存在降低了UHMWPE与高黏度PP的热稳定性,促进了二者的热分解,且UHMWPE出现了氧化增重现象,其热稳定性较高黏度PP差;抗氧剂的存在抑制了氧气的作用,提高了UHMWPE的热稳定性,其中抗氧剂1098(N)的抗氧活性较好。     

超高相对分子质量聚乙烯的降解与稳定研究进展

综述了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的热氧降解、光氧降解机理,影响降解的因素及国内外对提高其稳定性的研究进展。微量氧气引发的氧化循环可加速UHMWPE降解;氧气压力的增加及温度的提高也会加剧UHMWPE的降解;相对分子质量对UHMWPE的热稳定性影响不大。利用主辅抗氧剂发挥协同效应,可有效防止UHMWPE降解;加入多壁碳纳米管的UHMWPE具有较高的初始降解温度和质量损失速率最大时的温度,且均随着多壁碳纳米管含量的增加而升高。     

干热处理对UHMWPE短纤维结构与性能的影响

采用电热恒温鼓风干燥箱对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)短纤维进行干热处理,研究了处理条件对纤维外观形态、分子结构、力学性能的变化及其影响规律。结果表明:UHMWPE纤维的熔融温度为147.7℃,随着热处理温度的升高,UHMWPE纤维的纵向表面裂纹逐渐增多,且温度越高表面裂纹越明显;纤维分子的扭曲变形和伸缩变形运动随处理温度的升高而变得较为剧烈;纤维的结晶结构随处理温度的升高较未处理纤维也发生了较小的变化;当温度高于100℃时,UHMWPE纤维的断裂强力随温度的升高有所下降,加热时间越长强力下降越多;而温度及时间对断裂伸长率的影响具有等效作用;干热处理UHMWPE纤维的温度宜控制在100℃以内,时间宜12 h以内。     

黏度法测定UHMWPE黏均相对分子质量影响因素分析

研究了黏度法测量超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)特性黏数过程中恒温浴温度、溶剂、溶解时间对测试结果的影响.结果表明,恒温浴内部测试点附近的温度和温度控制器显示温度之差对最终计算结果影响较小;三氯苯和十氢萘分别作为溶剂所得到的结果较为接近,二者均可作为UHMWPE黏均相对分子质量的测试溶剂;聚合物完全溶解的标准是测试结果平行性好,并且随着时间延长,UHMWPE溶液流出时间不再变化.     

UHMWPE混炼接枝马来酸酐研究

讨论了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)混炼接枝马来酸酐(MAH)过程中，单体MAH用量、引发剂DCP用量、交联抑制剂己内酰胺(CAILA)用量、流动改性剂硬脂酸钙(CaSt2)用量及混炼温度、时间等工艺条件对UHMWPE接枝率和凝胶含量的影响。用红外光谱表征了接枝物的存在。并用滴定分析法和重量分析法测定了接枝物UHMWPE～g～MAH的接枝率和凝胶含量。实验表明，MAH用量为5份、DCP为0．15份、CALA为0．1份、CaSt2为1份时。混炼温度175∽180℃。混炼时间14min时，可得到接枝率0．75％、凝胶含量1．48%的UHMWPE接枝物。     

UHMWPE/聚烯烃共混物的性能及其熔融纺丝研究

将超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)与共混组分聚烯烃(PB)按一定质量比计量,并加入质量分数为0.3%的抗氧剂1010,在双螺杆挤出机上共混造粒,研究了PB的用量对UHMWPE/PB共混物熔点和流变性能的影响;采用实验室熔融纺丝装置对UHMWPE/PB共混物进行纺丝,拉伸得到UHMWPE/PB共混纤维,研究了共混纤维的形貌、结晶性能和力学性能。结果表明:在共混温度为230~290℃时,UHMWPE/PB共混物可实现宏观上均匀共混;共混物具有介于两共混组分熔点之间的单一熔点,共混物熔点随UHMWPE含量的提高而提高;共混物熔体属假塑性流体,270~320℃条件下,随UHMWPE含量的增加,UHMWPE/PB共混物结构黏度指数逐渐增加,黏流活化能逐渐减小,共混物的熔体黏度对温度不敏感;当UHMWPE/PB质量比为1∶1,纺丝温度为310℃时,共混物具有良好的可纺性,经过19倍的后拉伸,所获得的UHMWPE/PB共混纤维直径为45μm,断裂强度可达16.4 c N/dtex,初始模量约190.0 c N/dtex。     

干法纺丝用UHMWPE的性能剖析

从相对分子质量、颗粒分布、热分析和溶胀溶解等方面对干法纺丝用超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的性能进行分析,探讨了各因素对干法纺丝UHMWPE纤维的影响。结果表明:相对分子质量是决定UHMWPE纤维质量的关键因素,应控制在(4~5)×106;UHMWPE粒径小及分布窄,可加快纺丝溶解溶胀;当UHMWPE的相对分子质量接近时,其初始结晶度越高,纤维性能越好。     

新型功能复合型抗氧剂的合成及性能研究

以4-羟基苯乙酰胺和六氯环三磷腈为原料合成六（4-氨基苯氧基)环三膦腈;再通过β（3,5-二叔丁基4羟基苯基）丙酰氯与六（4-氨基苯氧基)环三膦腈的酰胺化缩合反应,最终合成了一种具有膦腈环结构和6个受阻酚单元的新型功能复合型枝化大分子抗氧剂六［β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰胺苯基］环三膦腈（HACP）。通过红外吸收光谱与核磁共振谱图对HACP的结构进行了表征。以HACP或抗氧剂1010为抗氧组分成功制备聚丙烯（PP）树脂共混物,并对共混物进行了热稳定性、耐老化性能的研究。结果表明,热失重过程中PP/HACP的失重5 %时的温度（T5 %）最高,为391.9 ℃(空气气氛)和410.0 ℃(N2气氛);同时,纯PP在老化7 d后失去力学性能,而PP/HACP或PP/抗氧剂1010,即使在老化14 d后依旧保持一定的力学性能,其中PP/HACP的拉伸强度由38.8 MPa下降到34.1 MPa,衰减率为11.6 %;PP/抗氧剂1010则以25.1 %的衰减率由38.7 MPa下降到29.0 MPa。     

Effects of phenolic antioxidants on ultrahigh molecular weight polyethylene/decalin solution

The degradation of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMW‐PE) during its dissolution into decalin is discussed. The stabilization of the solution by three phenolic antioxidants, octadecyl β‐(3,5‐di‐tert‐butyl‐4‐hydroxyphenyl)propionate (1076), tetrakis[methylene‐β‐(3,5‐di‐tert‐butyl‐4‐hydroxyphenyl)propionate]methane (1010), and 1,1,3‐tris(2‐methyl‐4‐hydroxy‐5‐tert‐butylphenyl)butane (CA), and an auxiliary antioxidant, dilaurylthiodipropionate (DLTP) is also discussed. Among the three phenolic antioxidants, 1076 had the greatest effect. The auxiliary antioxidant was effective in stabilizing the solution when combined with one of the three phenolic antioxidants. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 77: 2877–2881, 2000     

超高分子量聚乙烯树脂的溶胀性的检测分析

通过上海化工研究院设计的在线检测装置对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)溶胀过程中的温度、黏度进行测试,形成了UHMWPE树脂溶胀工艺的检测方法,对黏均分子量分别为3.261×106(A),3.833×106(B),3.455×106(C)3种不同树脂的溶胀温度、溶胀时间、溶胀比等参数进行了分析。结果表明:A,B,C树脂的溶胀温度分别为121,120,119℃;对溶胀釜加热系统设定统一温度,釜内温度达120℃时,A,B,C树脂的溶胀时间分别为60,30,3 min,溶胀比分别为2.37,2.51,2.31。     

黏度法测定UHMWPE相对分子质量影响因素分析

研究了黏度法测量超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的黏均相对分子质量过程中搅拌方式、粒径、清洗和数据处理对测试结果的影响。结果表明,磁力搅拌和摇晃都可以加速溶解;相对分子质量高或粒径大都会导致溶解时间延长,其中粒径的影响更加明显;乌氏黏度计的清洗和维护是保证试验准确的必要条件;相对分子质量较大样品的数据的重复性变差,建议取3组相对较小的数值进行计算。     

偶联剂改性UHMWPE纤维表面性能的研究

选用硅烷偶联剂KH-550,KH-560和钛酸酯偶联剂NDZ-201作为表面改性剂,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维在萃取阶段进行表面处理,经干燥、超拉伸制得表面改性UHMWPE纤维。采用红外光谱仪、接触角测量仪测定了纤维的表面化学结构和表面润湿性能,采用单纤维树脂包埋-拔出法测定了纤维与树脂基体的界面剪切强度,比较了改性前后纤维的力学性能变化。结果表明:改性后纤维表面引入了极性基团,硅烷偶联剂KH-550对UHMWPE纤维的表面改性效果最好。采用质量分数为1%的硅烷偶联剂KH-550溶液处理后,纤维与环氧树脂间的界面剪切强度提高了87.8%,纤维的断裂强度和模量分别提高了6.9%和32.6%。     

复配型受阻酚类抗氧剂对聚甲醛的稳定作用

将受阻酚类抗氧剂Irganox245和Irganox1010进行复配并加入聚甲醛中，通过将物料在设定温度下多次挤出，测定挤出物料的黄色指数、拉伸强度、冲击强度、熔体质量流动速率、热失重率等方法对单剂和复配抗氧剂在聚甲醛中的稳定作用进行了研究。结果表明：将抗氧剂Irganox245和Irganox1010复配后，提高了聚甲醛的分解温度，较好地保持了聚甲醛的各项性能，没有发生劣化现象，作用效果介于两种抗氧剂单独作用效果之间；在聚甲醛的热氧稳定性能方面起到一定的协同作用。     

面向中温储热的D-半乳糖醇/肌糖醇二元共晶相变材料热稳定性研究

相变材料的热稳定性在实际相变储热应用中至关重要。通过熔融共混的方法制备了可用于中温储热的D-半乳糖醇（69%（mol））/肌糖醇二元共晶相变材料,使用真空管式炉分别在463、473、483和493 K温度下将该共晶混合物加热5、10、15和20 h。然后采用差示扫描量热仪测量试样的熔化焓,并采用基于焓值变化的恒温动力学模型分析其焓值热降解特性,从而对其热稳定性进行评价。此外,采用添加抗氧化剂1010（1.0%（质量））的方法提高共晶糖醇的热稳定性。结果表明,在463 K温度下加热20 h后,共晶糖醇焓值下降24.9%;添加抗氧化剂后,其焓值仅下降8.25%。采用恒温动力学模型计算发现,共晶糖醇在463 K温度下焓值下降一半所用的时间为154 h,添加抗氧化剂1010后,其热降解时间增加约4倍。当加热温度升高至473、483、493 K时,热降解时间分别提高约2.6、1.6、1.1倍,热降解速率 k值分别降低62.65%、40.42%、6.51%。结果表明添加抗氧化剂可有效提高共晶糖醇的热稳定性。     

Investigating effect of ferric stearate on stabilization efficiency of a phenolic antioxidant during thermal oxidation of polyethylene

This study aimed to achieve a formulation for an additive to produce oxo-biodegradable films that accelerates oxidative degradation of the films after preservation of properties over a span of desired service life. Thermal oxidation behavior of high-density polyethylene (HDPE) films (approximately 250 μm thick) containing various weight ratios of a commercially used phenolic antioxidant (Irganox 1010) to ferric stearate as pro-oxidant has been studied in both melt and solid states. Thermo-oxidative stability in melt state was studied using differential scanning calorimetry. The rate of thermal oxidation in solid state was investigated via oven aging experiments at 90 °C followed by measuring changes in tensile properties, gel content, carbonyl index and density. Comparing thermo-oxidative stability of the HDPE samples containing a combination of Irganox 1010 and ferric stearate with the samples containing Irganox 1010 alone confirmed that ferric stearate reduces the stabilization efficiency of the phenolic antioxidant in the polymer either in melt or in solid state. It was also shown that the efficiency of the phenolic antioxidant in thermo-oxidative stabilization of the polymer in both melt and solid states could be changed by altering weight ratio of Irganox 1010/ferric stearate. On the basis of the obtained results, it was concluded that weight ratio of 0.1/0.1 wt% of the antioxidant to the pro-oxidant is suitable for attaining desired stability during melt processing as well as retaining properties during a reasonable service life when is used as a film and a favorable rate of thermal oxidation after the service life.     

改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

通过添加聚丙烯(PP)和交联聚丙烯(PP-X)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性,研究了UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能.结果表明,在200 r/min滑动速度下,当PP或PP-X的质量分数为30%时,UHMWPE/PP的摩擦因数降至0.13,降幅达38.1%,磨痕宽度降至5.05 mm;UHMWPE/PP-X的摩擦因数降到0.12,降幅达42.9%,磨痕宽度则降至4.50 mm,UHMWPE/PP-X具有更优异的摩擦磨损性能.负载增大,UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能降低.磨损时间小于60 min,UHMWPE及其共混物的摩擦因数和磨痕宽度变化不大;超过60 min,摩擦因数和磨痕宽度均增大,UHMWPE/PP-X的增幅最小.高速滑动下UHMWPE/PP-X的摩擦磨损性能最高.     

Effect of OMMT on microstructure,crystallisation and rheological behaviour of UHMWPE/PP nanocomposites under elongation flow

Different loadings of organo-montmorillonite (OMMT) were mixed with ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE)/polypropylene (70/30) composites under elongation flow. Results showed that ideal dispersion of OMMT nanoparticles could be achieved and most OMMTs intercalated and exfoliated effectively. However, the layer spacing of OMMT decreased with the increase in the content of OMMT. UHMWPE was surrounded by the OMMT layers, and its shape evolved from a compatible phase to a sphere. OMMT caused heterogeneous nucleation in the blends, leading to a high crystallisation temperature. Meanwhile, the intercalated and exfoliated OMMTs promoted the motion of polymer chains, and inhibited the crystallisation process of UHMWPE in the composites. The crystallinity of UHMWPE with 5% OMMT markedly decreased from 48.39% to 41.46%. Various rheological analyses confirmed that the complex viscosity of composites and the storage modulus decreased first and then increased with the increase in the content of OMMT. UHMWPE/PP with 5% OMMT exhibited the ideal mobility.