低缠结超高分子量聚乙烯制备技术及应用EI北大核心CSCD

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有优异的使用性能,但是现有的商品化UHMWPE加工异常困难,严重限制了UHMWPE的大规模应用。低缠结UHMWPE相对于现有的商品化UHMWPE,分子链间的缠结更少,可加工性更好,为UHMWPE的生产、加工、应用开辟了一条全新的道路。文中综述了使用均相和非均相UHMWPE催化剂,制备低缠结UHMWPE的最新进展,并对低缠结UHMWPE在固态拉伸、烧结/挤压成型等方面的研究进展和应用前景进行了分析。     

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。     

聚丙烯对超高分子量聚乙烯加工流变性能的影响

PP能显著提高UHMWPE的加工流动性能，一定量PP的加入可使UHMWPE在通用加工设备上进行塑化加工．纯UHMWPE不存在常见的假塑性流动区，在低剪切速率下就无法正常挤出，挤出压力振荡不定．一定量PP的加入，UHMWPE呈现假塑性流动，未出现压力振荡现象。     

超高分子量聚乙烯纤维复合材料的应用及其抗侵彻性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因在比强度上的巨大优势引起科研技术人员的广泛关注(其密度约为0.97g/cm3,而抗拉强度可达GPa量级)。研究表明,以UHMWPE纤维作为主要组分的复合板在侵彻防护领域具有极大的应用潜能,其防护效率明显优于现有陶瓷、轻金属等抗侵彻材料。介绍了UHMWPE纤维的基本性质、发展现状及其抗侵彻机理,概述了以UHMWPE纤维为主要组分的复合材料在抗侵彻领域中的应用,指出了UHMWPE纤维复合材料发展中有待解决的问题。     

PEG及其复合加工助剂对UHMWPE/PP共混物流变性能的影响

用高压毛细管流变仪研究了PEG、PEG与硅藻土和玻璃微珠的复合物对UHMWPE／PP(80／20)共混物加工流变性的影响,结果表明,少量PEG及其复合加工助荆均能显著降低UHMWPE／PP的熔体表现粘度,改善挤出物的外观质量。PEG与玻璃微珠对UHMWPE／PP熔体有协同降粘作用。     

超高分子量聚乙烯加工研究进展

本文详细介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的模压成型、挤出成型、注塑成型、凝胶纺丝等加工方法,并指出了各种方法的优缺点。     

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。     

超高分子量聚乙烯的熔融缺陷

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)成型加工中存在的熔融缺陷问题,通过在不同加工条件下对超高分子量聚乙烯进行模压成型,研究熔融缺陷的形成及对制品力学性能的影响。采用对制品进行扫描电镜(SEM)断面形貌观察、力学拉伸和差示扫描量热(DSC)测试,结果发现,延长加工时间或提高加工温度,UHMWPE的结晶行为无明显变化,但都能够有效地改善超高分子量聚乙烯的熔融缺陷,能提高制品的断裂强度和断裂韧性等力学性能。     

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。     

超高分子量聚乙烯的生物摩擦学

结合超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的磨损机制,综述了通过改性,如离子注入、填料改性等,提高UHMWPE的耐磨性研究,并对其发展方向进行了有益探讨.     

超高分子量聚乙烯摩擦学性能研究进展

综述了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在摩擦学领域的研究进展,着重评述了UHMWPE材料在人工关节方面的应用以及在减摩耐磨材料方面的研究,并提出了UHMWPE作为减摩耐磨材料在研究与应用方面几个亟待解决的问题.     

低缠结超高分子量聚乙烯的制备及其对线性低密度聚乙烯的增强作用

利用单活性位点前过渡金属FI催化剂(Fenokishi-Imin catalyst)进行乙烯的聚合反应,在较低的温度下,制备出具有低链缠结度的超高分子量聚乙烯。经高温凝胶色谱(PL-GPC)测定,产物分子量达到了(2~5)×106;差示扫描量热仪(DSC)检测表明其结晶度达到了70%;流变学研究表明,相对于商业超高分子量聚乙烯,产物链缠结密度大大降低。进一步的力学性能测试显示添加少量的低缠结超高分子量聚乙烯对线性低密度聚乙烯的增强作用非常明显,可使拉伸强度和断裂伸长率大大提高。     

超高分子量聚乙烯稀溶液动力黏度的研究

采用旋转黏度计测定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)稀溶液的动力黏度,UHMWPE树脂的浓度、溶解温度、溶剂以及相对分子质量分布对动力黏度具有很大的影响,详细分析了UHMWPE稀溶液的黏度特性,并提供了一种评价UHMWPE分子量分布有效的测试方法.     

超高分子量聚乙烯单螺杆挤出成型理论的研究

为了给超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的挤出成型加工技术及设备开发提供理论基础,对UHMWPE单螺杆挤出机挤出成型过程进行了分析,建立了挤出压力的数学模型以及原料的熔融过程理论,提出了能够正常挤出的两个基本条件:即P3max＞PN和熔融过程必须充分,建立、丰富和完善了高黏度材料挤出成型理论.     

熔纺UHMWPE纤维在拉伸过程中的结构与力学性能

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂颗粒,以熔融纺丝法制备出了拉伸强度为1.6GPa的UHMWPE纤维。利用热分析(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、拉伸试验研究了UHMWPE纤维在拉伸过程中结构和力学性能的变化。研究显示,随着拉伸倍数的增加,UHMWPE纤维的结晶度增加,晶粒尺寸下降,纤维的缺陷度逐渐下降,取向度逐渐增大,拉伸强度逐渐增加;其结构和力学性能变化规律与凝胶法相似;有效拉伸倍率低可能是导致熔纺UHMWPE纤维的拉伸性能不如凝胶纺丝纤维的主要原因。     

热致相分离法制备超高分子量聚乙烯微孔膜

以液体石蜡为稀释剂，用热致相分离方法（TIPS）制备了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）微孔膜。实验测定了UHMWPE／液体石蜡体系的相图，研究了冷却速率、UHMWPE初始浓度和分子量对膜结构及性能的影响，用扫描电子显微镜（SEM）及压汞法表征了微孔膜的微观结构及平均孔径和孔隙率，同时测试了膜的纯水通量。结果表明，UHMWPE／液体石蜡体系只存在由聚合物结晶导致的固-液相分离过程，UHMWPE初始浓度的增加或冷却速率的加快均可以导致膜平均孔径和水通量的减小；聚合物分子量影响着膜的结构与性能，聚合物分子量增加时，膜的孔径和水通量均逐渐减小。     

超高分子量聚乙烯在溶液中的链缠结与黏度的关系

通过测定从极稀浓度到较高浓度的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）溶液的黏度,确定出不同分子量UHMWPE的临界浓度,验证了链垃结模型,给出了临界浓度与聚合度的定量关系式,与理论链垃蛄理论符合较好。同时,为确定实验样品的分子量,选出了一组适用于UHMWPE的最佳K、α值。     

活性炭/超高分子量聚乙烯耐热性研究

为了提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的耐热性,采用超级电容活性炭(微米级)对UHMWPE进行填充改性,制备活性炭/UHMWPE复合材料。通过热重(TG/DTG)测试和维卡软化点温度测试分析了复合体系的热性能;同时研究了活性炭含量对UHMWPE的电学性能、冲击性能、表面及摩擦系数的影响。结果表明：活性炭填充可使UHMWPE材料失重5%时的分解温度提高17.44℃,维卡软化点提高了约18℃;且活性炭对UHMWPE复合体系的抗静电性、冲击性能、表面均有比较明显的改善。     

超高分子量聚乙烯纤维复合材料用树脂基体的研究进展

本文从提高超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)纤维与基体的粘接性入手 ,介绍了目前UHMWPE纤维复合材料常用的聚氨酯类、橡胶类、乙烯酯类树脂体系的特点和应用现状及前景。分析了UHMWPE纤维复合材料作为防弹材料、结构材料等的优点和目前所存在的问题 ,针对这些问题提出了解决的思路。     

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。