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℃。     

十氢萘的异构性对UHMWPE凝胶纺丝的影响

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在十氢萘溶剂中的溶胀和溶解状态对UHMWPE冻胶纺丝工艺及纤维性能产生重要的影响。十氢萘具有顺式和反式两种异构体,不同的异构体及其复配对UHMWPE有不同作用。本文基于冻胶丝制备过程中的预溶胀和挤出塑化,围绕十氢萘的顺/反式异构体结构对UHMWPE凝胶纺丝性能的影响进行研究。结果表明:干法纺丝合适的UHMWPE质量分数为6%;UHMWPE较佳的预溶胀条件为95～100℃浸渍3 h;与顺式十氢萘相比,反式十氢萘由于具有立体结构对称和偶极矩较小等特点更易促使UHMWPE溶胀和解缠,从而有利于UHMWPE分子链在多级高倍拉伸过程中形成伸直链结晶;预溶胀体在大于130℃下均能完全塑化,UHMWPE-反式十氢萘熔体的扭矩相对更低,有利于改善纺丝工艺,提升纤维性能。     

玻璃微珠改性超高分子量聚乙烯的耐热性能

采用中空玻璃微珠改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),提高其耐热性。研究了经偶联剂处理前后玻璃微珠质量分数对UHMWPE/玻璃微珠复合材料维卡软化温度的影响,并对维卡软化温度所呈现的趋势进行了机理假设与分析;对复合材料各种性能进行测试和表征。结论表明:玻璃微珠、UHMWPE、偶联剂共同组成贯穿网络,使UHMWPE的耐热性得到提高;这种网络增加了非晶区内的缠结点密度,使材料的断裂伸长率和冲击强度提高;另外,适量的玻璃微珠能够起到异相成核作用,一定程度上增加了UHMWPE的结晶度。     

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(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.     

溶剂类型对GAP凝胶性能的影响

采用溶胶-凝胶法分别在5种溶剂中制备出了GAP凝胶,利用红外光谱、TG、DSC对其结构及热性能进行分析,并测试了其交联密度相对特征值及凝胶质量分数.结果表明,所制备的GAP凝胶均具有良好的热稳定性,密度为0.455～0.556g/cm3,且随着所选用的溶剂的极性减小,GAP凝胶的质量分数与交联密度增大,耐热性提高,分解放热增大,机械性能增强.     

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。     

浆粕原料对轮胎帘子线用Lyocell纤维性能的影响

采用凝胶渗透色谱法(GPC)对几种不同的纤维素原料进行了表征,并对各种纤维素原料纺制的Lyocell纤维的性能进行了测试.结果表明,相对于α-纤维素质量分数而言,原料的相对分子质量对纤维力学性能的影响更大一些.当纤维素原料的聚合度接近时,纤维素原料中α-纤维素质量分数越高,Lyocell纤维的力学性能越高,且纤维耐热性及尺寸稳定性越好.同时探讨了高相对分子质量纤维素与中等相对分子质量纤维素的混合浆粕对Lyocell纤维性能的影响,证实了通过两种纤维素浆粕的混合可获得可纺性佳、力学性能好的Lyocell纤维,从而表明,采用这种混合体系为原料也是提高Lyocell纤维力学性能和制备轮胎帘子线用纤维素纤维的一种可行的途径.     

硅烷交联改性对UHMWPE纤维蠕变性能的影响

将热引发剂和硅烷交联剂引入萃取阶段的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维中,使其在纤维的热拉伸过程中引发接枝并在纤维内形成交联结构,以改善UHMWPE纤维的抗蠕变性能.研究了UHMWPE纤维对改性剂的吸附情况,测定了改性前后纤维的表面官能团分布、结晶性能、力学性能以及不同温度及应力水平下的蠕变行为.研究结果表明:改性剂被有效吸附在UHMWPE纤维内及其表面,拉伸后改性纤维内形成了交联结构;改性纤维的结晶度变大,对纤维的力学性能有轻微影响,改性后纤维的抗蠕变性能均得到较大程度的改善.     

The Morphology and Properties of the X - ray Shielding Fibers

The morphology,mechanical and dynamic mechanicalproperties and shielding efficiency of the novel X-rayshielding fibers were analysed.The results show that thestructure defects which exist in as-spun fibers are obvi-ously reduced in the drawn fibers.The tensile strengthand the elongation at break of drawn fibers decrease withthe increase of the shielding agent content and the tensilestrength increases with the increase of the drawn-foldof the fibers.On the E'-T curves,as the shielding agentcontent increases,there is first an increase,then a de-crease in the E'value above 60% of the shielding agent.Their thermal properties also change evidently.Theshielding efficiency of their nonwoven fabrics is obvious.     

预炭化过程中升温速率对碳纤维结构与性能的影响

借助13C核磁共振波谱（13C-NMR）,X射线衍射（XRD）,拉曼光谱（Raman）等表征手段,研究了预炭化过程中聚丙烯腈基热氧稳定化纤维的热化学反应以及微观结构的变化,且重点研究了预炭化过程（400~800 ℃）升温速率对纤维热应力、结构、力学性能的影响。结果表明：随着预炭化升温速率的提高,纤维类石墨层间距 d₀₀₂ 呈现出先减小后增大,晶区堆叠厚度 L_c 呈现出先增大后减小的的趋势;与之相对应的纤维拉伸强度和拉伸模量则呈现出先增大后减小的变化;当升温速率达到132 ℃/min时, d₀₀₂ 和 L_c 分别出现最小值和最大值,此时所得碳纤维的力学性能最高。     

Simulation Model of Mechanical Properties of Point - Bonded Nonwovens

A computer model for studying the mechanical properties of point - bonded nonwovens is established. The simulation tensile curve of a nonwoven fabric may be obtained based on relaxation procedure when the mechanical properties of fibers, the arrangement of bond points in the fibrous web and specimen size are inputted into the computer. Relaxation method and relevant algorithms of computer simulation are described in detail. The validity of the model is also demonstrated.     

磁性纤维性能的分析

研究了不同条件下磁性纤维的力学、热性能及其磁化强度等，结果发现：随着磁粉含量分数的升高，纤维的力学性能、结晶度、熔融温度降低，磁化强度增加。随着样品厚度的增加纤维的磁感应强度明显加大。经过水洗后纤维的磁性强度略有下降。     

国产与英国聚丙烯腈原丝的结构和性能分析

测定了国产原丝和进口原丝的力学性能，并用化学分析、凝胶渗透色谱仪、Ｘ衍射仪、热分析仪、扫描电镜和光学显微镜等手段，对原丝的化学成分、分子量、热性能、结晶度、取向度以及微观结构进行了研究，在此基础上，分析了讨论了原丝结构的性能之间的相互关系。     

纤维对气凝胶复合材料导热和力学性能的影响研究

采用酸碱两步催化制备硅溶胶,将3种不同类型的纤维（如玻璃纤维、涤纶纤维和静电纺聚偏氟乙烯微纳米纤维等）作为增强材料,在常压干燥条件下制备出结构稳定的纤维增强气凝胶隔热复合材料．研究了纤维种类、直径等对复合材料结构、力学性能和导热性能的影响,结果表明,气凝胶隔热复合材料的导热系数约在0．025～0．028W·m-K^-1间,与常温下静止空气导热系数接近,具有较好的隔热保温性能;而气凝胶复合材料的抗压强度较纯气凝胶大幅提高了4～5倍,其中以微纳尺度静电纺纤维增强的气凝胶复合材料还具有较好的柔性和结构完整性．     

丝素蛋白纤维的接枝聚合（Ⅱ）──无引发剂存在时丝素蛋白纤维接枝烯类单体

研究了无引发剂存在时丝素蛋白纤维与烯类单体的接枝聚合反应．与四价铈盐引发的接枝聚合相比，无外加引发剂存在时的接枝聚合，可以获取高得多的接枝率和单体的接技效率．这种接枝聚合方法是丝素蛋白纤维的一种更为有效的改性方法．接枝０．６％２－羟基－４－丙烯酰氧二苯酮（ＨＡＯＢＰ）的丝素蛋白纤维，其热稳定性及紫外稳定性均得到了显著的改善，但力学性能没有下降．     

Studies on the Structures and Properties of Latent - crimp Copolyestcr Fibers

The internal causes of latent-crimp were analyzed bystudying the supermolecular structures of the standardpolyester fibers(PET),copolyester fibers(IPET)andtheir side-by-side composite fibers(PET/IPET)inthis paper.It is concluded that IPET and PET/IPEThave better latent-crimp ability because of their asym-metric supermolecular structures.At the same time,they have good dyeability and mechanical properties.Soit is a simple and low cost process to manufacture latent-crimp continuous fibers by melt-spinning of the co-polyester IPET.     

Stress and Strain During the Process of Thermal Stabilization of Modified Pan Precursors

Thermal mechanical analysis, FT- IR, WAXD and some conventional measurements, such as densities and mechanical properties, were used to characterize the effect of the modification using KMnO4 and SnCl4 on the thermal mechanical behaviors and structural changes dining the process of thermal stabilization of modified PAN precursors. to the unmodified original PAN precursors, some conclusions were drawn that the thermal stabilization starts at a lower temperature for modified PAN fibers, for example, the peak of thermal stress changes for modified PAN precursors using KMnO4 displays a decrease of 20℃ and a increase of 30% in the ultimate thermal stress, that chemical modification makes structural transformation perfect and increases by 25% of the thermal stress at the temperature range of 230℃- 300℃, that the modified PAN fibers display an increase of 100% in the thermal strain, once after pre-oxidized, show an increase of 7.8% in orientation index, and a decrease of 9.9% in crystal size for identical preload in the region of 13.1 - 14.5 MPa. It was also concluded that the modification using SnCl4 would alleviate the changes in physical and chemical stress regimes and result in improvement in structure and decrease in defects.     

阻燃剂对共混腈纶结构和性能影响的研究

本研究采用广角x射线衍射、扫描电子显微镜、氧指数测定和热分析等方法,对添加不同量含溴阻燃剂FR和协同剂Sb_2O_3的共混阻燃PAN纤维的结构和性能进行分析。研究表明,FR和Sb_2O_3的加入,降低了纤维高序区的规整性,但对结合单元的取向态结构和纤维的宏形态结构的影响较小;FR和Sb_2O_3协同,对AN纤维具有良好的阻燃性,不会使纤维的物理一机械性能明显劣化,但对纤维的热性能有不同程度的影响。