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。     

超高分子量聚乙烯冻胶纤维拉伸流变性能的研究

本文通过恒速拉伸测力仪探讨了超高分子量聚乙烯冻胶纤维的拉伸流变性质,发现它的表观拉伸粘度η_(?)与拉伸形变速率ε之间的关系曲线因温度和拉伸倍数λ的不同可分为三种类型。三种曲线均在ε=0.005s~(-1)左右发生了重大转折,说明ε=0.005s~(-1)处是聚乙烯冻胶纤维在拉伸时,大分子链缠结与解缠这对矛盾的关节点。不仅η_(?)与ε的关系曲线在此处发生重大转折,而且拉伸应力σ_(?)与ε的关系曲线也在此处出现极大值。实验还发现温度对η_(?)的影响可分为二个区。在低温区,拉伸粘流活化能E_(aⅡ)=20～50kJ/mol,对应于纤维内自由体积的收缩和无定形区的变形;在高温区,拉伸粘流活化能E_(aⅠ)=150～330kJ/mol,对应于大分子链的滑移和伸直链结晶的发展,E_(aⅠ)随拉伸倍数的上升而下降。二个温度区之间的转变温度T_D=117～123℃,它受ε和λ的影响而略有变化。λ较大时,T_D较小;ε较大时,T_D就偏向上限。     

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。     

超高分子量聚乙烯隔板微观结构的研究

对聚乙烯（ＰＥ）隔板的微孔形态进行了研究,利用压汞法对隔板的微观结构参数进行测定,与进口样品的测试结果进行了比较。研究了不同的原料、工艺参数等对隔板加工性能及使用性能的影响,分析了不同原料、不同组分所形成的最终微观结构的差异,在此基础上确定了原料体系选择原则。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土抗多次冲击性能研究

工程上常设计混凝土棚洞结构抵抗山区落石的冲击,以此保护山区公路。棚洞结构面临落石多次冲击作用,本文在混凝土中引入超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维),从而达到有效增强混凝土延性,并提高混凝土抗多次冲击能力的目的。对此,本文设计了5种纤维掺量的UHMWPE纤维混凝土,系统开展了抗压强度实验、抗折强度实验、抗多次冲击性能实验研究,分析了纤维掺量对混凝土基本力学性能的影响。结果表明：UHMWPE纤维对混凝土的抗压强度没有明显增强作用,但能提高混凝土的抗折强度,显著增强混凝土的抗多次冲击性能。当纤维掺量为1.2 kg/m3时,混凝土的抗压和抗折强度最高,并且抵抗落块多次冲击的性能最优,其承受抗冲击次数比素混凝土多12次。     

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)。     

超高分子量聚乙烯填料改性的研究

用金属铜粉作为填料,制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)改性复合材料。试验测量了UHMWPE及其复合材料的抗压强度、导热系数和摩擦学性能。结果表明,铜粉经偶联剂处理后,可使超高分子量聚乙烯的抗压强度提高约11.1%,可使其导热系数提高约34.3%,且耐磨性能基本保持不变,在高滑动速度下,耐磨性还有所提高。     

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℃。     

超支化聚(酯-酰胺)改善超高分子量聚乙烯的流动机理

研究了超支化聚(酯酰胺)(简称PF2)改善超高分子量聚乙烯(简称UHMW-PE)加工流动性的作用机理。采用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析PF2在共混物中的分布。结果显示PF2在共混物表面的含量高于内部。表明在剪切作用下,PF2易于在共混物表面富集,破坏受剪切面上UHMW-PE分子的链缠结并起到分子链间的滑动轴承作用,从而降低体系的表观粘度。PF2可改善UHMW-PE分子间的结合力。     

THE CHARACTERISTIC STRUCTURE AND ITS FORMATION MECHANISM OF GEL-SPUN UHMW-PE FIBERS

Ultra-high strength and modulus polyethylene fibers can be produced from UHMW-PE(ul-tra-high molecular weight polyethylene) by gel spinning and ultra-high drawing method.The spe-cial supermolecular structure of″shish-kebabs″ is the intrinsic course for the fiber having highperformance.In this paper,the formation mechanism of the characteristic structure of PE fibershas been investigated by means of SEM,DSC,WAXD,SAXS and TEM,The experimental resultsshow that the extended-chain structure of PE fibers is formed originally from the bridged mole-cules in amorphous region and increased gradually during further drawing porcess.The″shish-kebab″ structure is formed by the combination of extended-chalnS and originalfolded-chains.     

超高分子量聚乙烯微孔材料成型工艺研究

以超高分子量聚乙烯为聚合物基体材料,以氯化钠为无机填充物,压制成型为片材,然后溶解填充材料,制备微孔材料,并表征了微孔材料的性能。通过实验研究了氯化钠添加量和粒度对微孔形成的影响,获得最佳工艺参数:使用最佳填充量50%的100目的NaCl,制备的微孔片材的水通量为20g/min,平均孔径约130μm。     

超延伸UHMWPE结构及力学性能研究

超延伸是使聚合物分子链高度取向的重要手段之一。结晶性柔性链高分子材料通过超延伸可以达到较高的力学特性。研究了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）超延伸过程的结构变化。以及延伸条件对材料力学性能的影响规律。结果表明：ＵＨＭＷＰＥ在温度Ｔｄ＝１５０℃下超延伸时，其弹性模量（Ｅ）、断裂强度（ａ）随延伸比（ａ）的增加而增大；当ａ＝６０时，为最佳力学状态（Ｅ＝１３０．４４ ＧＰａ，ａ＝３．８６ＧＰａ），Ｅ和ａ值     

EFFECTS OF PROCESS CONDITIONS ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF GEL-SPUN PVA FIBERS

Some noticeable effects of process conditions, such as coagulation bath, solvent extraction, drying shrinkage and ultra-drawing, on the structure and properties of gel-spun PVA fibers are studied and discussed. High strength and high modulus PVA fibers with tensile strength of 11.3 cN / dtex and initial modulus of 430 cN / dtex have been obtained.     

THE EFFECTS OF ULTRA DRAWING ON THE CRYSTAL STRUCTURE OF GEL SPUN POLYETHYLENE FIBERS

It is believed that gel spun polyethylene(PE)fibers have a somewhat extended chain crystalstructure,because of the disentangling of the chains which takes place in semi-dilute solutionand the ultra high draw ratio used.Ten years ago,PE shish-kebabs grown from dilute solutionwere proved to have extended chain backbone which causes the raising of its melting point.These crystals were found to have a triclinic crystal phase,This study shows a different result forgel spun ultra high drawn PE fiber.The unit cell remains orthorhombic even if the draw ratioreaches 50;as the draw ratio increases,the length in a and b axes are shortened while that in c ax-is changes quite insignificantly.When the draw ratio is over 10,two endothermic melting peakscan be seen in the DSC curves with corresponding peak temperature of 136.7-145.3℃.The lat-ter peak is attributed to the amount of extended chain crystal.     

铣削毛刺形成研究

研究了在铣削加工过程中切削毛刺的产生,对前毛刺的形成机理做了实验研究,得到了毛刺产生的主要影响因素,进而得出在铣削加工中控制和减少前毛刺的若干途径。     

缠结对超高分子量聚丙烯腈特性粘度测定的影响

在以粘度法测定超高分子量聚丙烯腈(Ultra-High Molecular WeightPOlyacrylonitrile,以下简称UHMWPAN)分子量时发现,在溶解完全的用于测定特性粘度的UHMWPAN二甲基甲酰胺(DMF)稀溶液中,大分子链间保留着未被溶剂舒解的“天生缠结”(Inborn Entanglement),使所测特性粘度和表观分子量偏大.天生缠结是高聚物在聚合过程产生,它在稀溶液中保留的数量受到溶解和溶液处理条件等因素影响,通过机械剪切,可在无机械降解状态下完全解除大分子链间的天生缠结,得到没有缠结影响的正确特性粘度和分子量,由此确立UHMWPAN特性粘度测定方法.     

元素组成对类水滑石晶体结构的影响研究

合成了一系列类水滑石，通过X射线衍射、电子显微镜、元素分析、粒度分布等技术手段研究了元素组成及原料配比对类水滑石晶体结构的影响．