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。     

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝胶纤维串晶结构形成机理的研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在凝胶纺丝工艺条件下超分子结构的形成及其机理是目前正在研究的热门课题。本文借助扫描电子显微镜(SEM)、广角 X 射线衍射(WAXD)、小角 X 射线(SAXS)和透射电子显微镜(TEM)等手段初步研究和探讨了 UHMWPE 凝胶丝在超拉伸过程中超分子结构的形成过程及机理,发现拉伸后纤维具有明显的串晶结构并有部分向连续结晶体结构转化,而且认为这一超分子特征结构是纤维取得高性能的内在结构原因。     

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。     

萃取干燥处理对UHMW-PE冻胶丝拉伸性能的影响

为了改善 UHMW—PE 冻胶丝的拉伸性能,本文对 UHMW—PE 冻胶丝的萃取和干燥工艺条件进行了研究.结果表明冻胶丝的最大拉伸倍数依赖于萃取和干燥条件,如:萃取剂、干燥过程中的限制收缩率、干燥温度和干燥时间.在萃取和干燥过程中的过量收缩会引起冻胶丝内部缺陷的产生,导致冻胶丝可拉伸性的恶化.本文以最优化实验,获得了以溶剂汽油为萃取剂对冻胶丝处理的最佳萃取和干燥条件是:多次萃取和5%限制收缩干燥.经最佳实验条件处理的冻胶丝在超高倍拉伸过程中是稳定的,并可制得强度为37.3cN/dtex 和模量为1731.0cN/dtex 的长丝.     

茂金属聚乙烯结构与拉伸性能的研究

借助GPC、FTIR、WAXD、密度梯度计和万能材料试验机等测试手段,研究了茂金属聚乙烯结构与拉伸性能,发现茂金属聚乙烯(mPE)具有比传统聚乙烯更规整的结构、更窄的分子量分布以及更高的断裂拉伸强度,并且密度数据显示乙烯-辛烯共聚物mPE-2分子结构中含有长支链,乙烯-己烯共聚物(mPE-4)则属于典型的中、高密度聚乙烯,这使两者的结晶结构存在一定差别,前者具有较低的结晶度和较小的晶粒尺寸,而后者拥有较高的结晶度和较大的晶粒尺寸;此外,与传统聚乙烯相比,茂金属聚乙烯还表现出明显的“应变硬化”现象。     

均匀设计在UHMWPE纺丝拉伸工艺优化中的应用

以UHMWPE干法初生丝为原料进行三级连续热拉伸。参考均匀设计研究了拉伸过程中的各级温度、拉伸比、进丝速度共7个影响因素对产品丝的强度影响,利用二次多项式逐步回归优化了工艺条件,并用留一法计算PRESS对模型的预报功能进行验证。工艺优化后的纤维平均强度可达33.47cN/dtex,达到了优化的目的。     

等规聚丙烯未拉伸单丝的结构形态

本文采用正交偏振光、小角激光散射、扫描电子显微镜,广角X光衍射、密度、双折射和切片技术,对工业用丝——IPP单丝的未拉伸丝的结构及其形态进行了广泛的研究。研究结果表明,球晶是IPP未拉伸单丝中主要的结构形式,并具有特殊的光学特性。在正交偏振光下,表征球晶特征的马尔托思黑十字图案只有在特定的位置上出现。当试样旋转360°时,黑十字共出现4次。熔体温度、挤出量、冷却介质和分子量等参数均要影响球晶的的大小。其中,冷却介质还进一步改变球晶的规整性。空气中冷却试样的消光图案不及水冷却试样清晰整齐。在球晶的结晶变体中,可以出现α晶、或是拟六方酝晶,以及两者的混合形式。同时,在IPP未拉伸单丝中,径向明显地显出结构差异,球晶尺寸,双折射等在横截面上都存在着分布。 IPP未拉伸单丝的这种结构特征,无疑要影响到它的拉伸性能和成品纤维的质量。     

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.     

STRUCTURE OF THE ANTIMICROBIAL POLYPROPYLENE FIBER

The orientation degree, crystal structure and surface morphology of the antimicrobial polypropylene fiber, modified with ABD2, have been studied. When the content of antimicrobial agent is lower than 1.5%, ABD2 shows little effect on the orientation degree and surface morphology but influences the crystal structure. With increasing the content of ABD2, the antimicrobial fiber is easy to form into α-crystal while the crystallinity changes little and the variation of crystallite size does not follow apparent regularity.     

芳纶纤维的皮芯结构研究

芳纶Ⅱ(PPTA)是采用干-湿法液晶纺丝成形的.这种纤维会产生皮芯结构.本文着重对皮芯结构的研究来探讨不同工艺条件下,皮层含量的变化对纤维强度和回潮率产生的影响. 研究表明,不同的工艺条件对皮层含量有一定的影响,其中浆液浓度影响尤为显著.     

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.     

热管纺丝中温度对PET纤维结构的影响

本文介绍了纺程加热一步法制取充分结晶纤维中的远红外加热法。为了弄清纤维力学性质随温度上升而引起的变化,研究了加热温度对纤维结构形成的影响。应用红外光谱的分离技术,研究了加热过程中结晶形成的机理。发现不仅PET纤维的848cm~(-1)谱带发生了变化,而且通过对848cm~(-1)谱带分离成代表PET三种结构的三个峰838cm~(-1),846cm~(-1),853cm~(-1)也发生了变化。充分说明了温度在加工过程中对PET纤维结晶结构的形成所起的作用。为了证实这些变化,又以大角X射线衍射及力学性能的测定作了旁证。表明了在红外光谱、大角X射线衍射和力学性能间有一致的变化。本文还对结晶结构的形成与工艺条件的关系进行了讨论,获得了用远红外加热法制取充分结晶纤维合适的工艺条件。     

芳纶非晶区取向研究

本文首次报道了芳香聚酰胺纤维(PPTA)非晶区取向度的定量研究结果。利用流变仪纺制了一系列芳纶的无规取向样品,并测试了结晶度与声速值,利用声速值与结晶度的线性关系,得到PPTA纤维的晶区和非晶区的特征模量分别为17.33GPa及2.483GPa。若取人们公认的PPTA纤维的密度(1.44g/cm~2)作为比较基准,则对应的无规取向声速值C_u为2.34km/s,从而可计算声速取向值。利用X光测得纤维的晶区取向度,结合声速法,可以计算芳纶的非晶区取向因子。对大量的芳纶纤维进行测试分析,发现芳纶具有很高的非晶区取向度,且几乎等于晶区取向,是柔性链纤维的两倍。与柔性链纤维不同的是非晶区取向不再是影响纤维强度的主要因素,但在一定程度上决定了纤维模量。影响芳纶纤维强度因素不仅有非晶区取向度,而且与纤维缺陷及分子量大小有关。随纤维模量的增加,芳纶应力-应变曲线上的弯头角消失。我们认为弯头角的消失与非晶区取向增大有关,与结晶度的关系较小。     

高强高模聚乙烯醇纤维的研制

本文报道了不同溶剂条件下PVA的溶解工艺及不同纺丝条件对纤维性能的影响,模索出采用普通分子量的PVA加硼酸用水溶解进行干湿法或湿法纺丝,然后经过多道湿热和干热拉伸制取高强高模量维纶纤维的一种新的工艺条件,所得纤维的强度可达11.35cN/dtex初始模量达363.44cN/dtex,从而能满足其作为产业用途的性能要求。     

高吸水涤纶纤维的结构和染色性研究

将PET与共聚酯共混纺制中空共混纤维,经碱处理后形成多孔的高吸水涤纶。本文通过X—射线衍射仪,分光光度计,扫描电镜和热收缩仪等测试对高吸水涤纶纤维和共混纤维的结构和染色性进行了研究,目的在于探索高吸水涤纶染色机理。研究结果发现高吸水涤纶纤维与共混纤维相比较,不仅具有许多微孔,而且结晶度高,晶粒尺寸大,单位非晶体积大,非晶区结构紧密;高吸水涤纶的上染量与保水率呈指数关系。由此推论高吸水涤纶上染量高主要是由于纤维中微孔的吸附染料作用。