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超高分子量聚乙烯纤维的原料比较及抗蠕变性能研究

黄鑫

  虽然超高分子量聚乙烯纤维被认为是我国首个真正实现工业化的高性能纤维,但是目前国产UHMWPE纤维制备仍然存在重大技术难题,一是国产原料综合性能与进口原料仍存在差距,因此目前多数UHMWPE纤维企业原料依赖进口;二是生产工艺不过关,纤维各项指标与进口产品差距较大。近年来,由于市场的细分,国外用户对除强度、模量等传统指标之外的其他性能也提出了苛刻的指标要求,在其中就包括用于绳索纤维的抗蠕变性能。因此,加强对国产、进口原料的比较研究和纤维抗蠕变性能的研究具有理论和实际价值。 本研究选用了国内外三种不同UHMWPE原料,采用冻胶纺丝工艺,利用双螺杆挤出机制备冻胶原丝,经过萃取干燥、热拉伸后制成UHMWPE纤维。采用Mastersizer2000粒度分析仪、差示扫描量热仪(DSC)、Instron5969材料万能试验机等仪器对不同原料及其纤维的各项性能进行了分析测试。研究结果表明:原料粒度、分子量等对其溶解过程具有一定影响;冻胶纺丝过程中,高温条件下进口原料的降解明显高于国产原料,相对分子量发生明显下降;由于纺丝过程中原料发生不同程度的降解,三种纤维的力学性能存在明显差异。在本研究条件下,国产原料所得纤维强度、模量以及抗蠕变性能优于进口原料。 为了提高UHMWPE纤维抗蠕变性能,本研究尝试利用紫外光辐照交联的方法提高其抗蠕变性能。分别选取了不同生产阶段的UHMWPE纤维进行紫外辐照交联改性,并探究了如纤维在正庚烷中的浸泡时间、交联剂(TMPTA)浓度及紫外光辐照时间等因素对交联效果的影响,并应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及Instron5969材料万能试验机等仪器对改性前后纤维的结构与性能进行了测试分析。研究结果表明:48h为UHMWPE纤维在正庚烷中的最佳浸泡时间;6min为紫外光最佳辐照改性时间;与初生纤维和成品纤维相比,冻胶纤维在相同改性条件下最易发生交联反应;经过交联改性的UHMWPE纤维断裂强度和断裂伸长略有下降,弹性模量和抗蠕变性能有所提高,且纤维表面形貌也发生了一定改变。……   
[关键词]:超高分子量聚乙烯原料;纺丝工艺;紫外辐照交联;抗蠕变性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京服装学院2010年