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.     

UHMW-PE 冻胶丝的萃取机理及萃取剂的选择

超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)冻胶丝的萃取不同于一般化学概念上的萃取.本文采用气相色谱分析法证实了它是一个动态平衡过程.冻胶丝的萃取过程包括了溶剂与萃取剂的相互渗透、相互替代和挥发干燥.冻胶丝萃取剂根据溶剂种类不同而有多种,萃取效果可采用平衡萃取时间(T_(BE))、平衡挥发时间(T_(VE))和平衡干燥收缩率(S_(RE)%)等宏观指标来衡量。由此为萃取剂的选择提供了理论依据.     

UHMWPE冻胶纤维萃取干燥方式的选择

萃取干燥工艺被认为是提高UHMWPE冻胶纤维拉伸性能的良好途径，而萃取干燥方式的选择是提高萃取干燥效果的技术关键。本文探讨并确定了 最佳的萃取干燥方式，结果表明萃取干燥的最佳方式是：先超声多次萃取，再适温张紧干燥。     

UHMWPE冻胶纤维萃取过程的数学分析及其萃取剂的选择

对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维萃取体系中溶剂与萃取剂的双扩散过程进行了数学分析,推导出纤维溶剂扩散系数的计算公式。纤维溶剂的萃取扩散系数可用于表征萃取剂的萃取能力。通过纤维溶剂萃取扩散系数的大小,结合冻胶纤维萃取的本质和目的,选定二氯甲烷为最佳萃取剂。讨论了影响纤维溶剂扩散系数的因素,结果表明：超声萃取时纤维溶剂扩散系数要比静置萃取时大,并随萃取浴温度的升高而增加,随冻胶纤维半径的增加而减小。     

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。     

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。     

超高分子量聚乙烯的稀溶液结晶与形态

由ρ为10^-3～10^-5g/mL的稀溶液等温结晶,生长了超高分子量聚乙烯(UHPE)片晶．长达数十万A的UHPE分子链在稀溶液中彼此分离,在Regime Ⅲ结晶温区等温结晶过程中,1根分子链能多次成核,生长出多个小片晶,即形成单链多晶．由熔点估算得到片晶的厚度约22nm．形态研究证实了单链多晶的形成．并证实：随着结晶过冷度的增大,UHPE片晶的b轴与a轴方向的尺寸比由3～5降低为1,即由大尺寸的长六边形片晶转变为准六边形的小晶片．     

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。     

脉振模压成型对UHMWPE中空制件结构与性能的影响

为了提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中空制件的机械性能和耐磨性能,采用自主研制的中空制件成型模具,在模压成型过程中引入脉冲振动,使物料在脉冲压力下实现成型,并通过拉伸测试、砂浆磨耗测试、热分析测试、密度测试和2D-WAXD(二维广角X衍射仪)测试,研究脉冲振动对制件微观结构及宏观性能的影响,同时与静态成型条件下的中空制件对比。结果表明：在致密化阶段施加脉冲振动可有效提高制品的致密化程度;在冷却结晶阶段施加脉冲振动时,制品的取向度与结晶度均得到提高。脉振条件下成型制件的拉伸性能和耐磨性能均优于静态条件下成型的制件。     

不同纤维及掺量对硅酸盐水泥胶砂强度的影响规律

纤维与混凝土胶砂基质的相互作用对纤维混凝土的韧性有重要影响.针对聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、超高分子量聚乙烯(UPE)三种不同纤维不同掺入量的胶砂混凝土加筋效果进行了强度变化规律研究.结论显示:适量的纤维能有效改善胶砂混凝土的抗折强度和抗压强度;随着纤维掺量增加,水泥胶砂试块折断后的主裂纹扩展的长度和裂纹宽度逐渐减小,其中单掺UPE的纤维的裂纹长度与宽度控制效果最好;对于0.1%体积含量的6 mm短纤维胶砂混凝土,UPE纤维胶砂混凝土的抗折强度略高于PVA纤维,比PP纤维提高约14%;掺入0.1%体积含量的12 mmUPE纤维胶砂综合性能最好.     

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.     

过氧化氢酶催化聚乙烯表面改性的研究

目的研究过氧化氢酶催化聚乙烯表面改性。方法以过氧化氢酶为催化剂,在H2O2存在下,氧化刻蚀超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)和高密度聚乙烯膜(HDPE)。结果最佳处理条件是反应时间为1.0 h,H2O2的浓度为0.2%(质量分数),反应温度为40℃,反应液中丙酮的最佳浓度为33%(体积分数);该方法增大了聚乙烯表面粗糙度,增加表面能,改变表面形貌,实现表面改性。结论过氧化氢酶法改性的纤维比表面积增大,与环氧树脂体系的界面结合强度明显提高,膜的浸润性和表面能也有提高。     

纳米Al2O3对聚乙烯工程材料性能的影响

采用压制和烧结的方法，制备了纳米Al2O3和超高分子量聚乙烯的复合材料。用MPV－200型摩擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机研究了纳米Al2O3粒子对超高分子量聚乙烯工程塑料的摩擦磨损性能的影响。结果表明：纳米Al2O3粒了不仅显著地提高了超高分子量聚乙烯的耐磨性，而且降低了超高分子量聚乙烯的摩擦系数，同时使得超高分子量聚乙烯的硬度增大，扩大了超高分子量聚乙烯材料的应用范围。     

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。     

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土（ultra-high performance seawater sea-sand concrete, UHPSSC）进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE）纤维和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响. 结果表明：在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10. 随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加. UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显. 随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏. 当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载. 此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高. 本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.     

UHMWPE纤维表面复合处理对水泥砂浆性能的影响

文章介绍分别采用铬酸、偶联剂和二者复合方式处理UHMWPE纤维,研究了处理后纤维的浸润性能、断裂强度及其对砂浆力学性能的影响。结果表明,与未处理纤维相比,处理后的纤维具有更好的亲水性能,复合处理方法处理的单纤维接触角降低达74.6%。铬酸处理纤维能够降低纤维的断裂强度,但不会影响其在砂浆中的性能。复合处理方法处理纤维能够明显提高砂浆的抗折强度,提高幅度为27.8%,而在抗压强度方面表现并不明显。弯曲韧性方面,复合处理后纤维砂浆具有较好的抗挠承载能力。复合处理后纤维砂浆的I5、I10、I20值分别比处理前提高了15.2%、32.5%、45.8%。     

不同混合方式对超高分子量聚乙烯复合材料中填料粒子分散性的影响

研究了气流粉碎分散法和普通机械混合法对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中纳米SiO₂及玻璃微珠的分散性的影响。经过偶联剂处理的填料，采用这两种方法和树脂混合在一起，在相同的加工条件下，制备出复合材料。通过对复合材料的维卡温度、拉伸强度、硬度的测试，发现气流粉碎分散法有利于提高复合材料的性能，通过对扫描电镜中纳米粒子团聚体的观察，发现气流粉碎分散法有利于填料的分散。     

高强高模聚乙烯纤维电子预辐照接枝反应的研究

为了改善高强高模聚乙烯纤维(PE)与环氧树脂的粘接性,通过电子预辐照接枝工艺对PE纤维表面进行改性。试验发现,在N_2气氛下电子预辐照接枝反应工艺并不需要引发剂,随着预辐照剂量、反应温度和反应时间的增加,反应接枝率增加;丙烯酸是较好的接枝单体,丙酮与苯是较好的反应溶剂,反应结束后PE纤维表面上的均聚物可以用苯来去除;当预辐照剂量低于1.56×10~4Gy时,对纤维拉伸强度影响不大,而SEM和ATR—IR分析证实了PE纤维表面上有极性基团的存在。     

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。