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。     

纺丝溶液浓度对UHMWPE冻胶纤维萃取及拉伸性能的影响

通过冻胶纺丝法制备了纺丝溶液质量分数为8％～16％的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维.研究了不同浓度冻胶纤维的相分离、萃取动力学、结晶性能、热性能和拉伸性能.结果表明:冻胶纤维成形之后的相分离过程开始60 min内较为剧烈,在约2000 min达到相分离平衡;冻胶纤维的萃取除油率随浴比的增大或萃取时间的延...     

萃取条件对UHMWPE冻胶纤维结构与性能的影响

以二甲苯为萃取剂,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维中的溶剂进行萃取,研究了不同萃取条件下UHMWPE冻胶纤维的结构与性能。结果表明,UHMWPE冻胶纤维的最佳萃取条件为萃取时间5 min,萃取温度50℃。随着萃取温度的升高,UHMWPE冻胶纤维的强度和模量增大,萃取温度50℃时,其结晶度最大。经萃取干燥的UHMWPE冻胶纤维截面具有微孔的网状结构。     

不同细度UHMWPE纤维的结构与性能

选取了不同细度的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,使用二维广角X射线衍射仪表征纤维结构,利用差示扫描量热仪、万能试验机、卷曲弹性仪以及摩擦因数仪对纤维的热学性能、力学性能以及可纺性能进行测试与分析。结果表明:细度越小的纤维有着越高的结晶程度,同时也赋予其更优异的力学及热学性能;而细度较大的纤维具备更好的韧性,能够提高纤维的可纺性。     

铬酸处理液对UHMWPE纤维性能的影响

利用自行研制的铬酸处理液对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面改性,并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FITR)和接触角、单丝强力试验对纤维的表面性能和强度的变化进行表征。结果表明,表面处理时间和表面处理温度是影响纤维处理后性能的重要因素,UHMWPE纤维的最佳表面处理时间为3mim,最佳表面处理温度为80～85℃。     

UHMWPE纤维蠕变性能及其数学模型拟合

测试分析了超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)纤维的蠕变性能 ,研究了蠕变与温度、外加应力之间的关系。随环境温度的升高 ,纤维的恒蠕变速率增大 ,抗蠕变断裂时间变小 ,蠕变断裂伸长变大 ;随施加应力的增大 ,纤维的恒蠕变速率增大 ,抗蠕变断裂时间变小 ,蠕变断裂伸长变小。通过计算机编程拟合的蠕变曲线与实测蠕变曲线十分吻合 ,拟合出的材料相关参数与实际测量值相近。     

UHMWPE/CNTs复合纤维的制备及其性能研究

通过对碳纳米管(CNTs)进行纯化功能化处理,采用凝胶纺丝制备了UHMWPE/CNTs复合纤维;利用激光拉曼光谱研究了纤维中CNTs的取向排列、结晶结构,探讨了复合纤维的蠕变性能及力学性能。结果表明:经纯化和功能化的CNTs轮廓清楚,在白油中的分散稳定性大大提高,随着纤维拉伸倍数的提高,CNTs趋向于沿着纤维取向方向排列,纤维结晶度提高;随着CNTs含量的增加,复合纤维的拉伸强度和杨氏模量呈现先升高后下降趋势,而断裂伸长率和蠕变率逐渐下降;添加质量分数2%的CNTs的复合纤维同UHM-WPE纤维相比,其蠕变量降低,拉伸强度和杨氏模量分别提高了29.3%和18.9%。     

石墨烯复合UHMWPE纤维增强UHMWPE层压板的制备及性能

以超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)为基体,石墨烯复合UHMWPE纤维织物为补强材料,采用优化层压工艺制备石墨烯复合纤维增强UHMWPE层压板,研究了石墨烯复合UHMWPE纤维用量对UHMWPE层压板拉伸、弯曲、热稳定性能的影响规律.结果表明:石墨烯复合UHMWPE纤维可显著增强UHMWPE层压板的力学性能,也可略...     

电晕处理对UHMWPE纤维的性能影响

采用电晕连续处理超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及拉伸性能测试分析不同处理工艺对纤维性能的影响。结果表明:经过电晕处理后,纤维表面变得粗糙。处理功率为375 W,处理时间为180 s时,纤维红外光谱出现羰基、羟基伸缩振动峰,随着电晕处理时间和功率的增加,峰的强度基本保持不变;电晕处理降低了纤维的力学性能,处理功率为375 W时,随着处理时间的延长,纤维拉伸强度和断裂伸长均下降,处理时间为180 s时断裂强度下降了20%;处理时间为180 s,功率为525 W时,断裂强度为处理前的32%;电晕处理后,纤维与SEBS树脂的粘结强力均提高了67%。     

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%。     

超高分子量聚乙烯/纳米纤维素复合纤维超高延伸性质研究

通过凝胶纺丝方法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/纳米纤维素纤维(CNF)及UHMWPE/改性纳米纤维素纤维(MCNF)的纳米复合纤维(FCNF-y, FMCNF-x-y)。结果表明:在最适配方制备之FMCNF-x-y延伸纤维样品的最大抗张强度(σf)数值达到4.5 GPa,此数值已较UHMWPE (F)延伸纤维样品的最大σf数值高67%。     

超高分子量聚乙烯改性研究进展

阐述了超高分子量聚乙烯改性的研究进展以及发展方向;流动改性主要为共混改性和流动改性剂的改性,改性成果已经被推广到了实际应用中;阻燃抗静电改性后UHMWPE的氧指数可提高84%,体积电阻率可以降到2.1×103Ω·cm;使用无机填料改性后,UHMWPE的热变形温度可达到110℃;添加La2O3、纳米Al2O3和石英砂后,UHMWPE的磨粒磨损性能均有提高,石英砂效果最为显著;辐射接枝改性在UHMWPE粘接性改性中的应用较多,但均是对粉料和片材的改性。     

官能化超高相对分子质量聚乙烯的制备和表征

用60Coγ射线辐照方法,将丙烯酸(AA)单体接枝到超高相对分子质量聚乙烯(PEUHMW)分子链上。提出了接枝反应的机理。研究了单体浓度、辐照剂量及辐照时间对接枝率的影响。应用FTIR和DSC对接枝共聚物的结构及热性能进行了表征,用化学滴定法测定了接枝共聚物的接枝率。结果表明:接枝物在1716cm-1处有明显的羰基峰,说明AA分子确实接枝到PEUHMW分子链上,接枝率随单体浓度、预辐照剂量及辐照时间的增加而上升。     

Influence of Drawing Conditions on the Ultradrawing Properties of Film Specimens of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene and Low Molecular Weight Polyethylene Blends

The influence of the drawing temperature and rate on the ultradrawing properties and deformation mechanisms of a series of film specimens prepared from varying concentrations of gel solutions of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) and low molecular weight polyethylene (LMWPE) blends is reported. The maximum achievable draw ratio was obtained when each UHMWPE/LMWPE film specimen was drawn at an optimum temperature (T _op), wherein the T _op values of each UHMWPE/LMWPE film specimen increased consistently with the drawing rate. The temperature dependence of the apparent elongational viscosity (_a) revealed two distinguishable intervals with different activation energies. Coincidentally, the transition temperature (T _r) obtained from the intersection of the two straight lines drawn parallel to the two distinct intervals is approximately equal to the T _op value found for the film sample drawn at the same rate. Dynamic mechanical analysis of the film samples exhibited an extraordinary high transition peaked at temperatures near 95–115C, which are again very close to the T _op and T _r values found for the film samples drawn at varying rates, and increases significantly with the testing frequencies. Possible mechanisms accounting for these interesting deformations, temperature dependence of the apparent elongational viscosity and dynamic mechanical properties are suggested in this study.     

超高相对分子质量聚乙烯纤维的表面改性研究

选择乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作表面改性剂,将其溶解在二甲苯中,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维进行萃取,然后经过多级热拉伸制得改性UHMWPE纤维。对冻胶纤维的萃取动力学、改性前后纤维的表面化学结构、表面粘结性能和力学性能进行了比较。结果表明:加入表面改性剂后,冻胶纤维的萃取除油速率变慢;纤维与树脂基体的粘结强度大大提高;纤维的力学性能略有下降。     

Elaboration of Ultra‐High Molecular Weight Polyethylene/Carbon Nanotubes Electrospun Composite Fibers

Micron‐sized fibers of UHMWPE reinforced with CNT were fabricated by the electrospinning process. Conditions for a metastable mutual solution of UHMWPE and CNTs were found at elevated temperature. These solutions were used for electrospining using a device having controlled temperature and gaseous environment around the electrospun liquid jet. The fabricated micron‐sized fibers exhibited the reinforcing CNTs as self‐organized nano‐ropes embedded within them. A post‐spinning drawing process enhanced the mechanical properties of the composite fibers to the level of 6.6 GPa strength and elongation at break of 6%. The CNT nano‐ropes form spontaneously in the liquid jet during electrospinning, and provide the reinforcement framework which is amenable for post‐drawing of the fibers for subsequent utilization as composite nanofibers. The experimental results exhibit the highest strength value reported to date for electrospun fibers.

     

超高分子量聚乙烯膜的制备及研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)膜材料的国内外发展现状,总结了PE–UHMW膜材料的制备方法及其研究进展,简述了其应用领域,并指出了今后的发展方向。     

等离子体处理超高相对分子质量聚乙烯纤维

介绍了等离子体气体种类和处理参数对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面性能的影响,阐述了等离子体处理UHMWPE纤维的表征方法,包括黏结性和表面基团变化的表征,探究了等离子体改善纤维表面性能的机制,概括了对等离子体处理时效性和连续性问题的研究。     

低分子量、含氮量适中的聚环氧氯丙烷胺化物对纤维素纤维改性工艺的研究

研究了低分子量、含氮适中的聚环氧氯丙烷胺化物对纤维素纤维改性的工艺条件,讨论了NaOH、PECH1- a3和染色时盐用量等影响因素。改性后的纤维素纤维具有优良的染色性能,对增深染色、降低环境污染、降低染色成本有很好的作用。     

超高摩尔质量聚乙烯平板微孔膜制备及亲水性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜.研究了聚乙二醇20000(PEG20000)对膜水通量、孔隙率及亲水性的影响.结果表明,PEG质量分数为10%的膜水通量和孔隙率较大,亲水性较好.另外还研究了水洗时间对膜亲水性的影响,并借助傅立叶红外测试法对膜中PEG20000残余情况作了定量分析.研究显示,随着水洗时间的延长,残存于膜中的PEG减少,水洗17 d后,PEG质量分数减小至1.4%,亲水性改善仍较明显.