超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝胶丝在超拉伸过程中结构变化的表征

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的初生凝胶电丝在超倍拉伸(简称为超拉伸)过程中其结构和性能要发生一系列变化。描述和表征这一过程可采用多种途径和多项指标。本文在用传统表征方法相比较的基础上提出了可用小角 X 射线散射(SAXS)强度来衡量纤维中的缺陷度,而缺陷度能很好地表征纤维在整个拉伸过程中力学性能的变化规律。本文的结论同时亦适用于其它高性能纤维品种,如 PVA 凝胶纤维等。     

聚乙烯凝胶丝在超拉伸过程中结构的变化

用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成的凝胶初生纤维在合适的条件下,进行高达192倍的拉伸。得到强度和模量分别为4.4 GPa和210 GPa的聚乙烯纤维。借助于广角X-射线衍射法(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)等手段,对纤维在拉伸过程中的结晶度、取向度、晶胞参数、拉伸应力、残留溶剂含量及纤维强度、模量作了测试。据此,作者认为:UHMWPE纤维在热拉伸过程中,结构的发展和形成可以粗略地分为三个阶段:第一阶段,凝胶纤维中的溶剂被挤出,大分子发生取向;第二阶段,折叠链片晶开始被拉直,经过这个阶段,晶体密度上升约10％,熔点上升4～6℃;经第三个阶段后,晶体密度进一步上升10％,熔点再次上升3℃。     

超高分子量聚乙烯凝胶结晶膜的结晶形态X射线衍射研究

对由准稀溶液速冷凝胶化结晶方法制备的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜,应用广角及小角X射线衍射进行了研究,证明所形成的膜是片晶-分子链折叠的层积状结构。片晶折叠链的分子链方向(即C轴方向)垂直于膜面,在片晶间无规排列的分子链平行膜面,具有较强的“排列”取向,片晶-无规排列链形成的大点阵间距为109(?),片晶间的无规排列链沿垂直分子链方向的统计平均间距约为4.6(?),分子链数约为4～5。这一结果在超拉伸过程中,有利于从片晶-折叠分子链到完全伸直链的转变,从而可获得超高拉伸比(λ>200)。     

聚乙烯冻胶丝萃取超拉伸的研究

通过宏观和微观两方面研究聚乙烯冻胶丝条在萃取超拉伸过程中的分子结构变化发现:超拉伸过程诱发和促进了大分子伸直链结构的形成。借助测定纤维热性能口赖曼(Raman)光谱图等来探索和描述纤维在萃取超拉伸过程中的结构及性能的变化,由此提出聚乙烯冻胶纤维萃取超拉伸四阶段变化模型。     

电子束和γ-ray对UHMWPE纤维的辐照效应对比研究

γ-ray和电子束是高能辐照源,高能射线不仅可以处理被加工物表面,同时可深入其内部,且工艺控制简单,可进行常温或者低温加工,具有节能、无环境污染等特点.分别采用γ-ray和电子束辐照超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,采用电子自旋共振(ESR)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、凝胶含量和拉伸实验等表征手段对不同的辐照效应进行研究,旨在改善纤维表面惰性,探索合理使用两种辐射源辐照改性材料的适用范畴,为更好地利用辐照技术对UHMWPE纤维表面改性提供理论依据.     

氨基酸衍生物有机凝胶的X射线衍射行为研究

以X射线衍射分析研究了氨基酸衍生物有机凝胶的凝胶态、干凝胶态和固态的凝胶分子的晶体差异,证明了在形成有机凝胶后,氨基酸衍生物类凝胶因子以自组装方式发生了重排,分子之间的相对位置发生了变化.因此,可以将X射线衍射分析作为判断有机凝胶自组装发生过程的判据,与傅立叶红外光谱(FT-IR)分析结合可以用于说明有机凝胶形成机理.     

细菌纤维素凝胶聚合物电解质的制备与性能

利用溶剂转换法制备新型锂离子电池凝胶聚合物电解质(GPE).通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)分析、广角X射线衍射(WXRD)、力学拉伸及交流阻抗等测试,分析了细菌纤维素凝胶聚合物电解质的微观形态、结构以及电化学性能.研究结果表明:室温下细菌纤维素凝胶聚合物电解质的离子电导率高达1.6×10-2S/cm,拉伸强度达到39.8MPa,其在锂离子电池开发中具有良好的应用前景.     

新型工程塑料—超高分子量聚乙烯树脂

超高分子聚乙烯树脂(UHMWPE)属热塑性塑料。它的分子结构跟一般的高密度聚乙烯(HDPE)十分相似,是呈线型结构的大分子材料。一般HDPE的分子量约在5—30万,而UHMWPE的分子量在100万以     

聚乙烯微孔材料微观结构形成过程研究

超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)微孔材料中的微孔结构是通过热致相分离方法 (Thermally Induced Phase Separation, TIPS)形成的。TIPS过程涉及到聚合物-溶剂二元体系,二元体系的相分离过程对微观结构的形成有很大影响。通过UHMWPE 石蜡油二元体系平衡态和非平衡态相图的测定,利用扫描电子显微镜(SEM)研究了二元体系的相分离过程以及不同冷却速度下形成的微观结构。     

超高分子量聚乙烯纤维拉伸性能改进

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)添加纳米氧化铝(NAL),酸蚀纳米氧化铝(ATNAL)及功能化纳米氧化铝(FNAL)可制得拉伸性质更优异的复合纤维。正如傅里叶红外光谱分析中所述,在功能化过程中马来酸酐接枝聚乙烯(PEg-MAH)分子成功接枝在ATNAL表面,使得FNAL样品比表面积数值明显增大。当添加极少量的FNAL时,UHMWPE/FNAL(F100Aax%-81PEg-MAHzy)初丝拉伸性能得到明显增强。本文对UHMWPE/NAL,UHMWPE/ATNAL及UHMWPE/FNAL初丝热学性质及拉伸性质进行分析,并研究纳米氧化铝对纤维拉伸性质的影响。     

Enhancement of Adhesive Strength of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Fibers Prepared by Polar Polymer Implantation

A new technique was proposed to enhance the adhesive strength of ultrahigh molecular weight polyethylene （UHMWPE） fibers. Polar polymer was implanted into UHMWE gel fibers during extracting process and can then be trapped on the surface of the fibers after subsequent ultra-drawing. The physical and chemical changes in the fiber structure were examined with scanning electron microscopy （SEM） and Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy. The mechanical and interfacial adhesion properties of UHMWPE fibers were investigated with tensile testing. The results showed that there were polar groups on the smface of pretreated UHMWPE fiber. The interracial shear strength of UHMWPE fibers with epoxy resin was greatly improved without sacrificing the excellent mechanical p~perties of fibers. After pretreated with ethylene/vinyl acetate copolymer （EVA）, the shear strength of the interface between fiber and epoxy resin increased from 1.06 to 2.49 MPa, while the integrated mechanical properties d the pretreated UHMWPE fibers were still optimal.     

UHMWPE冻胶纤维超倍拉伸性能研究

超倍拉伸是制备高强高模聚乙烯纤维的有效途径。研究了萃取、干燥工艺及拉伸速度、浸度等对超高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维拉伸性能的影响。结果表明：聚乙烯冻股纤维最大拉伸倍数随萃取除油率的增加而增加；纤维萃取后干燥时有一最佳干燥温度，为25℃左右；随冻胶纤维萃取干燥收缩率的增大，纤维结晶度增加，拉伸性能变差；聚乙烯纤维的拉伸速度不能太高，拉伸温度存在一最佳范围。     

纳米粒子均匀分散超高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维的制备

将纳米粒子均匀分散于萃取荆中，在萃取阶段将其加入到超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维中，对其进行改性。通过表面扫描电镜(SEM)，萃取液粘度和冻胶纤维萃取除油率的测定，研究了纳米粒子在UHMWPE冻胶纤维中的分散情况及纳米粒子的加入对冻胶纤维萃取过程的影响。结果表明：在萃取过程中，纳米粒子可以扩散进入冻胶纤维中并可在冻胶纤维中达到纳米级均匀分散；纳米粒子的加入使萃取剂粘度增加，对UHMWPE冻胶纤维的萃取速率变慢。     

炭化气流诱导效应对聚丙烯腈基碳纤维微观结构和力学性能的影响

采用广角X射线衍射(WAXD)、气相色谱(GC)、元素分析(EA)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段定量分析了炭化气流诱导效应对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维聚集态结构及力学性能的影响。结果表明,PAN基碳纤维密度与炭化气流具有显著关联性,逆向气流可有效提高纤维密度,改善致密性;PAN基碳纤维的晶区含量同时取决于晶粒的大小和数量,逆向炭化气流有利于小晶粒的形成和晶区含量的提高,并对孔隙的形成具有抑制作用。保持炭化逆向气流比为3时,所得PAN基碳纤维的微晶尺寸(1.52nm)较小,晶区含量(35.2%)最高,孔隙率(16.2%)较低,此时拉伸强度(4.03GPa)最高,比正向气流条件下制备的PAN基碳纤维的拉伸强度提升了35.7%。     

Surface Treatment of UHMWPE Fibers for Adhesion Promotion in Epoxy Polymers

Surface of Ultra-high molecular weight polyethylene （UHMWPE） fiber were treated by chromic acid chemical etching, pyrrole chemical vapour phase deposition and the complex of these two methods, respectively. The change of surface properties and structure of fibers were discussed by Fiour Transform Infrared Spectroscope （FTIR）, Dynamic Mechanical Analysis （DMA） and Scanning Electron Microscope （SEM）. The results show that some new oxygenous groups could be found on surface of UHMWPE fiber after chromic acid chemical etching, which enhanced intemolecular interaction with polypyrrcle. The adhesion of the fiber and resin natrix increased after pyrrole chemical vapour deposition. When chromic acid etching combined with pyrrole chemical vapor deposition, the treated fiber not only has the same properties as original fiber bat also outstanding adhesion to epoxy resin matrix, and its composites have better mechanic properties shear strength）, resulting from intemolecular interaction treated fiber and polypyrrole.     

胡麻纤维结构和性能的研究

作者用电子显微镜法、X 射线衍射法、密度法和光学双折射法等,研究了山西胡麻和东北亚麻的组织形态结构、大分子聚集态结构和结晶结构,并进行了纤维物理机械性能的测试。分析结果证明两种纤维的组织形态结构略有差异。单纤维根、中、梢不同部位的平均支数,胡麻为3.28dtex(3046支),亚麻为3.29dtex(3042支)。胡麻纤维的断裂强度、断裂伸长率和模量分别为61.08 cN/tex(6.92g/d)、3.62%和1835.63 cN/tex(207.98 g/d)。该值与亚麻纤维的对比测试值差异不大。     

Microstructure characterization of PAN preoxidation fibers prepared with radio frequency plasma

Preoxidation plays a critical role in preparing carbon fibers. The microstructures formed in this process with surface morphology, internal construction shape, or- dered interval structure, lattice size, etc. determine the final structures and properties …