耐热抗蠕变UHMWPE纤维的结构与性能研究

采用广角X射线衍射、小角X射线散射、透射电子显微镜以及固体核磁等手段对采用紫外交联技术制得的耐热抗蠕变超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的结构与性能展开系统研究,结果表明耐热抗蠕变UHMWPE纤维兼具高交联、高结晶、高取向三大特性。对比未交联UHMWPE纤维,耐热抗蠕变UHMWPE纤维的晶态结构、熔点及热分解温度基本无变化,而热断裂温度和强度保持率有显著提高,蠕变伸长率大幅下降,表明通过紫外交联可高效提升纤维的耐热抗蠕变性能。

超高分子质量聚乙烯纤维纺丝工艺的研究进展

结合国内外生产研究现状,对超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的发展历程、工艺路线、纺丝原理及其应用进行了梳理,从分子链聚集态结构变化的角度对冻胶纤维的超倍热拉伸和热定形进行解读,通过热致相分离的原理对冻胶丝成形进行阐述。并针对国内外现有研究工艺中的不足,对提高UHMWPE纤维力学性能、抗蠕变性等方面提出工艺改进方案,以期为UHMWPE纤维在不同领域中的应用和发展提供有益参考。

原液着色UHMWPE纤维用炭黑色浆的制备工艺

探讨了不同种类炭黑、超分散剂的选择及用量对炭黑色浆分散稳定性的影响,优化了炭黑色浆的工艺配方,并对色浆的可纺性进行验证,分析了炭黑粒子在纤维中的粒径大小、分散状态和相容性。结果表明:以质量分数为10%的4#炭黑和质量分数为20%的超分散剂A所制备出的炭黑色浆具有良好的耐热贮存稳定性,颜料粒子尺寸可达到纳米级别,且与超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纺丝原液相容性好;该色浆适用于原液着色UHMWPE纤维的生产。

阻燃超高分子质量聚乙烯纤维的研究进展

为了更好地解决超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维高可燃性对其应用和发展的制约,对阻燃UHMWPE纤维的研究展开论述。介绍了UHMWPE纤维的燃烧过程,以几种典型阻燃剂为例重点阐述了UHMWPE纤维的阻燃机制,详细论述了UHMWPE纤维和UHMWPE塑料制品阻燃改性的研究进展,为阻燃UHMWPE纤维的制备提供了一定的理论基础和试验依据。研究指出:阻燃UHMWPE纤维当前研究中仍然存在一些问题,产业化落地面临诸多挑战,未来应侧重于多元素复配阻燃体系的设计与合成,以及UHMWPE基体与阻燃体系之间作用方式的优化。

阻尼复合装甲抗多发子弹斜冲击性能研究

建立氧化铝陶瓷/超高分子质量聚乙烯层合板/阻尼材料复合装甲抗冲击的有限元模型,通过侵彻试验验证了该模型的有效性,对该阻尼复合装甲进行连续抗多发子弹冲击以及同时抗多发子弹冲击的数值模拟研究,分析了弹着点之间的距离和弹着点的高度对其防弹性能的影响。结果表明:弹着点相同时,相较于子弹连续冲击,两发子弹同时侵彻的复合装甲面板产生的应力集中区域更大,这为复合装甲抗多发子弹侵彻性能的研究提供了参考。

抗87式5.8 mm普通弹防弹插板的研究与制备

为了开发抗87式5.8 mm普通弹陶瓷复合防弹插板,采用有限元数值模拟研究了弹体侵彻过程及结构设计,探索了防弹插板制备过程中超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)背板的压制工艺以及异形多曲面整板陶瓷插板的真空热压复合工艺。针对UHMWPE背板开展了不同压制压力和温度对其防弹性能影响规律的研究,并探究了真空热压参数对插板的防弹性能影响,确定了最佳的工艺参数设置,成功制备出满足国内军方要求的抗87式5.8 mm普通弹轻质插板产品,该产品能够实现有效防弹。

UHMWPE纤维抗蠕变改性的研究进展

超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为三大高性能纤维之一,因其轻质、高强高模等优异性能而得到了广泛应用。但是,UHMWPE纤维的蠕变严重,易造成使用失效,严重限制了其在绳缆等领域的应用。首先对UHMWPE纤维发展历程及其蠕变现象进行了简要介绍,随后对共混、交联、共聚等抗蠕变改性的研究进展进行了系统梳理、对比和总结,最后对抗蠕变UHMWPE纤维的产业化及应用前景进行了展望。

紫外交联UHMWPE纤维的耐热性能研究

超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维是已知比强度和比模量最高的纤维,但是其耐热性能较差,因而耐热改性是当前UHMWPE纤维的一个重要研究方向。对自制紫外交联UHMWPE纤维(CL)和2种线性市售UHMWPE纤维(A、B)的耐热性能进行了比较研究。在测定凝胶质量分数后,采用纤维强伸度仪、声速取向仪以及动态热机械分析仪等仪器,对CL及市售纤维的耐热性能进行了系统评价及讨论。CL的热断裂温度较市售纤维提高了近70℃,表明紫外交联改性后UHMWPE纤维的耐热性能有了显著提升。

静电喷涂纳米SiO_(2)改性UHMWPE防雹网的抗老化性能

为改善防雹网的抗老化性能,通过短周期、低成本的静电喷涂法,将纳米SiO_(2)粒子包覆在超高分子质量聚乙烯防雹网表面,采用扫描电子显微镜及自带能谱仪,研究了改性后防雹网的微观结构;通过老化试验箱、万能试验机,结合高速摄像机的追踪计算,研究了改性后防雹网的抗紫外老化特性。结果表明:纳米SiO_(2)颗粒在防雹网纤维表面形成SiO_(2)包覆层;经120 h紫外老化的防雹网的拉伸断裂强力达563 N;经240 h紫外老化后,防雹网内部纤维结构完好,其拉伸断裂强力仍保持老化前的83.6%,并展现出良好的抗冲击回弹性,可抵御冰雹冲击。

超高分子量聚乙烯纤维的硅烷交联改性

在过氧化物引发下,采用硅烷(KH-570)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行接技交联改性。考察了引发剂种类、引发剂用量、硅烷用量对纤维接枝率、力学性能及蠕变性的影响。经过加热(110℃)12h测定纤维的力学性能。结果表明:经硅烷处理,纤维受热后力学性能和纤维的蠕变性能有了很大提高。

PEW-g-MAH/硅烷交联剂复合改性UHMWPE纤维及性能评价

使用马来酸酐接枝聚乙烯蜡(PEW-g-MAH)与硅烷交联剂对超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行复合改性处理,以提高纤维与树脂基体的界面黏接强度。研究复合改性处理对纤维的界面黏接强度、物理化学性能、失重率以及浸润性的影响趋势。研究发现:随着硅烷交联剂用量的增加,纤维拔出强度随之逐渐增加,而失重率与接触角随之逐渐减小。红外分析表明,改性体系中引入的硅烷交联剂相互反应产生了三维网状交联结构,并且在纤维的表面引入了新的功能基团。拉伸测试和结晶度分析结果表明,改性处理前后,纤维的结晶度和力学性能没有发生显著的变化。

PEW-g-MAH/St的制备及其在UHMWPE纤维表面改性上的应用

制备马来酸酐/苯乙烯接枝聚乙烯蜡(PEW-g-MAH/St),并使用其对UHMWPE纤维进行涂层改性处理,以提高纤维与树脂基体的界面黏接强度。分别研究与分析了MAH接枝率以及纤维拔出强度的影响因素。结果表明:随着马来酸酐(MAH)用量的增加,MAH接枝率随之逐渐增加;随着苯乙烯(St)用量的增加,MAH接枝率呈先增加后保持不变的趋势;红外分析表明MAH与St已被成功接枝到PEW大分子上;改性处理前后纤维的拉伸性能和结晶性能没有发生明显变化,但纤维的拔出强度和浸润性得到显著改善。

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剂中 ,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。

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料及其防弹性能的研究进展

介绍了近年来 ,超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的树脂基体及其加工工艺的研究进展以及纤维与基体的粘结性能和复合材料的力学性能 ;分析了该复合材料的准静态力学行为和防弹性能。

基于神经网络的UHMWPE复合材料防弹性能研究

提出了一种基于神经网络的弹道试验数据处理方法,建立了UHMWPE纤维复合材料防弹性能分析的BP神经网络模型,并基于模型研究靶板的面密度、弹片的入射速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响。

超高分子量聚乙烯纤维表面处理的研究进展

详细介绍了超高分子量聚乙烯纤维的各种表面处理方法 ,如等离子体处理、电晕放电和化学氧化等 ,重点讨论了这些方法对纤维增强复合材料粘结性能和力学性能的影响 ,特别关注了近年来各种表面处理超高分子量聚乙烯纤维技术的进展。

超高分子质量聚乙烯纤维黏结强度增强方法研究

为提高超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维复合材料中纤维与树脂基体之间的界面黏结强度,提出通过不同质量分数的硅烷偶联剂KH-570处理纳米SiO2对UHMWPE纤维进行表面改性。对改性处理后的纤维与乙烯基酯树脂进行黏结强度试验,发现硅烷偶联剂处理纳米SiO2能有效提高纤维的界面黏结强度,同时使纤维保持一定的断裂强度。

高性能聚乙烯在绳缆中的应用

应用于绳缆的高性能聚乙烯纤维一般包括超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维和高密度聚乙烯(HDPE)纤维,介绍了它们的性能、生产厂家和相应的应用。近年来随着UHMWPE薄膜的出现,高性能聚乙烯在绳缆中的应用得到了进一步拓展。比较了UHMWPE薄膜和纤维性能上的差异,同时指出了可能的新的应用领域。

超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性方法新进展

超高相对分子质量聚乙烯纤维作为一种高性能纤维,被广泛应用于航天航空、汽车船舶、军事防护、医疗器械等各个领域。但由于超高相对分子质量聚乙烯纤维表面惰性大、化学活性低,与树脂等基体结合时的界面黏接性能差,因此需要对其进行表面改性,提高摩擦性和表面浸润性以改善与树脂基体之间的界面性能。介绍了近几年表面处理超高相对分子质量聚乙烯纤维的几种方法,探讨了表面改性是如何提高超高相对分子质量聚乙烯纤维与树脂等基体的界面强度。

不同UHMWPE原料性能及其纺丝性能的研究

原料的选择对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纺丝性能有着重要的影响。选择国内外不同厂家生产的UHMWPE原料进行比较研究,对原料的相对分子质量、粒径及其分布、溶解性以及纺丝性能等一系列性质进行了测试分析。研究结果表明:2#原料粒径分布范围最小,溶胀温度最低,溶解性能最好;预牵伸倍数越高,冻胶纤维除油率越高;1#原料制备的纤维的黏均分子质量降解最严重;2#纤维断裂强度和抗蠕变性最佳;1#纤维的抗蠕变性略优于3#纤维。