电子束辐照对UNMWPE树脂结构和力学性能的影响

研究了电子束辐照超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂的交联现象,探讨了不同电子束辐照吸收剂量对UHMW-PE的微观结构、力学性能和溶胀度的影响。结果表明,辐照UHMWPE的最大拉伸强度、结晶度和交联度都随着吸收剂量的增大先增大后减小,分别在10kGy、50kGy和100kGy时达到最大值47.3MPa、54.4%和1.66×10-4mol/cm3;溶胀度(SR)和交联网链平均分子量(Mc)随吸收剂量增大先减小后变大;断裂伸长率随吸收剂量的增加而变小。     

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.     

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干—湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.     

水悬浮体系中三单体接枝聚丙烯的改性

在水悬浮体系中,经自由基引发聚丙烯(PP)与马来酸酐(MAH)、苯乙烯(ST)及丙烯酸丁酯(BA)接枝聚合制备接枝产物(PP-g-PMSB),同时体系中产生了非接枝的聚合物(PMSB′)。结果表明,随单体含量增加,接枝率和PMSB′含量升高,且在接枝率高于5.25%时出现微量凝胶。三单体以长支链形式接枝到PP主链上,随接枝率的增加,PP-g-PMSB热稳定性和极性提高,熔体流动速率减小。接枝率5.50%时,PP-g-PMSB水接触角为79.52°;PMSB′含量3.25%时,水接触角降低至69.62°。     

超高分子量聚乙烯纤维的液相氧化改性及其环氧树脂基复合材料的力学和摩擦性能

为增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与环氧树脂(EP)基体之间的界面粘结强度,采用重铬酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面改性并制备UHMWPE纤维/EP复合材料。结果表明,UHMWPE纤维经液相氧化后表面刻蚀痕迹明显,表面粗糙度明显增加,结晶度增加了11.3%,与乙二醇的接触角减小了14.12°。与纯环氧树脂相比,纤维含量为0.4%的未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低18.04%,纤维含量为0.6%的液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低51.55%,未改性UHMWPE(纤维含量0.5%)和液相氧化改性UHMWPE(纤维含量0.4%)纤维/EP复合材料的冲击强度分别提升了3.29%和4.39%。当纤维含量为0.3%时,液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的弯曲强度比纯环氧树脂增加6.55%,比未改性UHMWPE纤维/EP复合材料增加19%。当纤维含量由0增大到0.5%时,改性和未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的摩擦系数先增加后减小。     

熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维结构对比

目前,通过熔体纺丝法制备出的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的拉伸强度不如凝胶纺丝纤维。文中利用热分析仪、广角X射线衍射仪、小角X射线散射仪研究了熔体纺丝和凝胶纺丝UHMWPE纤维的微观结构,通过对比发现,熔纺UHMWPE纤维拉伸强度不如凝胶纺丝纤维的原因在于熔体纺丝UHMWPE纤维的伸直链结晶含量低于凝纺纤维,大分子链没有获得充分的伸直,单斜晶的取向度较低,纤维的整体结构不如凝胶纺丝纤维致密。而造成这一结果的根本原因在于熔纺UHMWPE纤维的有效拉伸倍率不高。     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

超拉伸UHMWPE纤维的超分子结构变化

用WAXD、DSC、SAXS及拉曼光谱等测试手段,研究了拉伸过程中UHMWPE纤维的超分子结构变化。结果表明,随拉伸的进行,纤维非晶区中分子链逐渐参与了结晶,超分子结构逐渐变得紧密规整,其SAXS强度逐渐减弱;纤维结晶度及熔融峰温随拉伸倍数的增加而增大,并逐渐趋于平衡,高倍拉伸后纤维WAXD结晶度为67．5％,DSC结晶度为96．1％,熔点为155．4℃;纤维横向晶粒平均尺寸随拉伸倍数的增加而变小,并逐渐趋于平衡,而纤维轴向晶粒尺寸随拉伸倍数的增加而变大,高倍拉伸后纤维结晶长周期为50nm左右。     

两亲性PP-g-(NVP-co-PEGMA)抗污染改性剂的制备及改性聚丙烯亲水微孔膜的表征

以乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)为共聚单体,采用熔融接枝法制备了两亲性改性剂PP-g-(NVP-co-PEGMA);利用红外光谱、X射线光电子能谱对制得的改性剂进行表征,研究了PEGMA单体用量对熔融接枝聚合PVP接枝率的影响。利用熔融共混和拉伸成孔工艺制备了聚丙烯亲水微孔膜。利用接触角、热失重分析、扫描电镜和水通量测试对改性剂及膜性能进行表征。结果表明,亲水性支链成功接枝到PP大分子链上,少量PEGMA的加入提高了NVP的接枝率,相比NVP作为唯一单体的情况提高了5.66%;改性PP微孔膜的热稳定性能提高,亲水性也得到很大改善,起始接触角从96.0°下降到57.5°。膜的平均孔径在0.15μm左右,孔径分布相对均匀,孔隙率为32.7%。改性后的PP膜水通量随时间的延长下降缓慢,亲水性和抗污染性能得到大幅度提高。     

超高分子量聚乙烯纤维表面紫外接枝聚合改性研究

以二苯甲酮(BP)为引发剂,采用新型二步紫外接枝法在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面接枝了丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)等活性单体,利用全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、电子显微镜(SEM)分析证明了接枝层的存在,此外还通过紫外吸收光谱(UV)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、热裂解色谱质谱分析(Py-GCMS)对反应机理进行了分析.探索了接枝条件对接枝率的影响,接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维的粘结性能和亲水性能大大提升,其中界面剪切强度提升160.9％,水接触角从112.0°下降为67.88°.     

超高分子量聚乙烯纤维结晶行为研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的晶体结构,包括UHMWPE纤维在加工成型过程中微观结构、分子的结晶行为和结晶模型。重点阐述UHMWPE在稀溶液中的结晶行为,对初生纤维形成过程中的折叠链模型和串晶结构进行讨论,综述了UHMWPE纤维在后纺拉伸过程中链结构变化方面的研究进展。对纤维结晶的研究方向和研究意义进行了展望。     

表面改性和混杂对超高分子量聚乙烯纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

采用紫外接枝和与芳纶纤维混杂的方式改善UHMWPE纤维的缺点,详细研究了接枝单体种类、浓度和纤维混杂等对UHMWPE纤维/环氧树脂复合材料性能的影响。结果表明,以丙酮为溶剂采用一步接枝法在紫外光辐射下将丙烯酸接枝到UHMWPE纤维表面上,可显著提高UHMWPE纤维增强的复合材料的弯曲强度、冲击强度和拉伸强度;随着接枝单体浓度的提高弯曲强度和冲击强度没有明显的变化,而拉伸强度不断提高。同时,将UHMWPE纤维与芳纶纤维混杂可提高其与树脂基体生成的复合材料的耐热性。UHMWPE纤维与芳纶纤维按1∶1的质量比混杂,混杂纤维增强的复合材料在90℃的形变量比UHMWPE纤维增强的复合材料减少66.7%,显著提高了复合材料的耐热性。     

拉伸热定型对PPS纤维结构与性能的影响

以国产聚苯硫醚(PPS)为原料,采用熔融法纺丝制备PPS纤维,测定了拉伸倍数、拉伸温度和热定型温度对纤维结构与性能的影响。结果表明,PPS纤维的断裂强度和整体取向随拉伸倍数的变化趋势一致,收缩率随拉伸倍数的增大而增大;随着拉伸温度的升高,纤维收缩率减小,而断裂强度和取向呈先增大后减小的趋势;随热定型温度升高,纤维断裂强度增大,收缩率减小。     

超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化EI北大核心CSCD

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

超高相对分子质量聚乙烯中空纤维膜的制备与性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)中空纤维膜。研究了UHMWPE纺丝溶液浓度及制得中空纤维膜的冷拉伸倍数对中空纤维膜结构性能的影响。研究结果表明:随着纺丝溶液浓度的提高,UHMWPE的动态结晶温度与浊点变高,制得UHMWPE中空纤维的孔隙率和水通量下降,对牛血清蛋白的截流率变大,纤维力学性能也得到提升;拉伸后中空纤维膜中微纤网络沿拉伸方向取向,高浓度纤维膜的孔隙率变小,而低浓度纤维膜的孔隙率则变大,纤维膜的力学性能变大。     

静电纺丝制备聚苯乙烯/纳米纤维素晶体纳米复合薄膜及其性能表征

采用静电纺丝法成功制备出聚苯乙烯(PS)/纳米纤维素晶体(CNCs)纳米复合薄膜,并对复合纤维薄膜的形貌、热学性能、力学性能和疏水性能进行了表征。结果表明,随CNCs添加量的增加,静电纺PS/CNCs纳米复合纤维表面逐渐光滑,且纤维平均直径呈先增大后减小趋势;纳米复合薄膜呈两阶段热分解方式,其最大热解温度由415.2℃升高到421.4℃;纳米复合薄膜的拉伸性能也随CNCs的增加而有所提高,CNCs添加量为m(CNCs)/m(PS)=7/100时得到纳米复合薄膜的最大拉伸应力为(0.4±0.02)MPa,为电纺PS纳米纤维薄膜拉伸应力的5.7倍,而断裂伸长率则呈逐渐减小趋势。亲水性CNCs的加入,并未降低PS本身疏水特性,其接触角先增大至139°后减小到130°,接触角总体呈增大趋势。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制EI北大核心CSCD

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。     

纤维增强树脂基复合材料防弹性能影响因素及破坏机制

以超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃(Polyolefin,PO)和水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane,WPU)树脂,采用热压工艺制备正交单向无纬(UD)结构复合材料装甲板;通过装甲板弹道极限速度测试,研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素;通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌,分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明:UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关,但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱;在WPU树脂体系下,四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维;纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂,中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。     

相容剂HTPB-g-MA的合成及对芳纶增强天然橡胶复合材料性能的影响

采用溶液法制备了一种接枝率不同的相容剂端羟基液体顺丁橡胶(HTPB)接枝马来酸酐(MA)HTPB-g-MA。通过接枝率、凝胶率、红外光谱及热重分析等手段研究了接枝产物的结构;通过母炼胶法制备了芳纶纤维增强天然橡胶复合材料,考察了接枝产物对复合材料的增容效果。红外光谱分析结果表明MA基团成功接枝到HTPB主链上。力学性能、溶胀性能、扫描电镜及动态力学测试结果表明,所合成的相容剂对复合材料的增容效果比较明显,当采用接枝率为7.13%、凝胶率为7.81%的相容剂增容时,复合材料的拉伸强度、撕裂强度(纵向)及断裂伸长率均有最优值。动态力学分析结果表明相容剂的加入会减小损耗因子峰值,提高纤维与橡胶基体的界面粘合。