大管径超高分子量聚乙烯复合管道的研制和应用实例

介绍了大管径薄壁超高分子量聚乙烯复合管道的研制和应用。该复合管道既保留金属材料的刚性、耐刮、耐碰、线膨胀系数较低等优点,又融合了超高分子量聚乙烯耐磨、水流性好、重量轻、施工方便等优点。

双等离子体改性超高分子量聚乙烯复合材料的弹道响应

为揭示双等离子体改性对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料冲击性能的影响,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)制成UHMWPE复合材料,借助原子力显微镜等手段对改性前后的纤维表面进行观测,探究复合材料在低速及高速冲击时的抗冲击性能以及防弹机制。低速冲击载荷作为响应值构筑响应曲面模型,高速摄影机捕捉子弹侵彻改性前后复合材料的过程,分析板材的吸能情况并对侵彻后的试样进行表面观测。结果表明:未改性板材通过各层振荡式波动以形成严重分层来耗散能量;改性后的材料能有效地包覆住子弹,背弹面表层纤维呈现原纤化,断口处出现树脂大量富集,阻抗作用增强,吸能值较未改性材料提高45.59%。

改性α-磷酸锆/超高分子量聚乙烯复合材料的制备及摩擦磨损性能

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)是一种力学性能优良的自润滑高分子材料,但其耐磨粒磨损较差,磨损率大。采用改性二维α-磷酸锆(α-ZrP)填充以期改善PE-UHMW复合材料的摩擦磨损性能。首先采用三羟甲基氨基甲烷对α-ZrP进行插层剥离,然后用乙烯基三乙氧基硅烷对α-ZrP进行表面接枝修饰改性,以提高α-ZrP与PE-UHMW基体间的界面相互作用。对改性前后的α-ZrP进行了结构表征,结果表明α-ZrP表面接枝修饰成功并制备出改性α-ZrP(G-ZrP)。测试了不同G-ZrP含量的G-ZrP/PE-UHMW复合材料试样的摩擦磨损性能。结果表明,G-ZrP与PE-UHMW基体之间形成锚定黏结结构。当G-ZrP质量分数为2%时,G-ZrP/PE-UHMW复合材料试样的摩擦系数和磨损率分别为0.1720和3.594×10^(-6) mm^(3)/(N·m),分别比纯PE-UHMW试样降低约9.0%和47.1%;磨痕深度为2μm左右,磨痕最浅,相比纯PE-UHMW样品(磨痕深度8μm左右)减少了约75%。在复合材料的摩擦过程中,G-ZrP在摩擦表面积聚产生了良好的自润滑介层作用,不仅有助于降低摩擦副间的直接接触,还能通过层间滑动降低摩擦系数。同时,表面乙烯基三乙氧基硅烷分子链之间的氢键作用以及与PE-UHMW分子链之间的锚定黏结结构,有助于滑动摩擦过程中的载荷转换,又能降低复合材料摩擦表面的变形和撕裂,减少了复合材料的磨损量,有效地改善PE-UHMW的摩擦磨损性能。

超高分子量聚乙烯双抗复合材料在顺槽转载机中的应用

介绍了超高分子量聚乙烯双抗复合材料在煤矿用顺槽转载机上的应用,并对其关键部件进行力学分析,通过理论分析和试验验证,提出超高分子量聚乙烯双抗复合材料在煤矿用顺槽转载机上的应用的局限性和适用性,为超高分子量聚乙烯复合材料在煤矿机电设备上的应用提供借鉴。

超高分子量聚乙烯纤维结合不同树脂修复缺损乳磨牙的断裂载荷及边缘密闭性研究

目的评估超高分子量聚乙烯纤维——Ribbond纤维结合不同树脂修复离体缺损乳磨牙的断裂载荷及边缘密闭性能,为临床提供参考。方法本研究已通过单位伦理委员会批准。收集新鲜拔除、牙冠完整的乳磨牙72颗,随机选取66颗作为实验组用于断裂载荷实验和微渗漏实验,根据充填时是否添加Ribbond纤维及树脂类型随机分为6组(n=11),A1组:3M Z250树脂+Ribbond纤维、A2组:3M Z250树脂;B1组:BeautifilⅡLS树脂+Ribbond纤维、B2组:BeautifilⅡLS树脂;C1组:3M大块树脂+Ribbond纤维、C2组:3M大块树脂,A1、B1、C1组为纤维强化复合树脂组,A2、B2、C2组为复合树脂直接充填组;空白对照组D组不作任何处理(n=6),用于断裂载荷实验。断裂载荷实验分为6个实验组和1个空白对照组,每组6颗,实验组乳磨牙行Ⅱ类洞制备、充填,所有样本热循环老化后检测断裂载荷,分析断裂模式。微渗漏实验分为6个实验组,每组5颗,每颗于面近中和远中边缘嵴内制备2个直径3 mm、深度2.5 mm的Ⅰ类洞、充填,热循环老化后进行微渗漏检测。结果断裂载荷实验结果显示,纤维强化复合树脂组各组断裂载荷均明显大于传统复合树脂直接充填组:A1组>A2组、B1组>B2组、C1组>C2组(P<0.05),纤维强化复合树脂组较复合树脂直接充填组断裂载荷增加了37.08%~39.34%,断裂模式纤维强化复合树脂组A1、C1组较复合树脂直接充填组A2、C2组牙体断裂占比明显减少,可修复模式发生率明显增加(P<0.05);纤维强化复合树脂组A1组断裂载荷明显大于B1、C1组(P<0.05)。微渗漏实验结果显示,纤维强化复合树脂组各组微渗漏深度均小于复合树脂直接充填组:A1组<A2组、B1组<B2组、C1组<C2组(P<0.05),纤维强化复合树脂组较复合树脂直接充填组微渗漏深度降低了53.90%~66.96%。纤维强化复合树脂组B1组微渗漏深度明显小于A1、C1组(P<0.05)。结论Ribbond纤维结合不同树脂材料均可增加离体缺损乳磨牙的断裂载荷,降低微渗漏深度,改善边缘密闭性。

活性炭/超高分子量聚乙烯耐热性研究

为了提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的耐热性,采用超级电容活性炭(微米级)对UHMWPE进行填充改性,制备活性炭/UHMWPE复合材料。通过热重(TG/DTG)测试和维卡软化点温度测试分析了复合体系的热性能;同时研究了活性炭含量对UHMWPE的电学性能、冲击性能、表面及摩擦系数的影响。结果表明:活性炭填充可使UHMWPE材料失重5%时的分解温度提高17.44℃,维卡软化点提高了约18℃;且活性炭对UHMWPE复合体系的抗静电性、冲击性能、表面均有比较明显的改善。

TiO_(2)纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO_(2)纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO_(2)复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO_(2)纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O2纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO_(2)纳米粒子尺寸为5~10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。

超高分子量聚乙烯织物/聚脲柔性复合材料的抗破片侵彻机制

为研究平纹机织叠层和三维角联锁增强聚脲柔性复合材料的抗侵彻性能,以15 mm角联锁整体织物及叠层平纹织物(单层厚度0.39 mm,40层)为研究对象,通过表面喷涂聚脲制备2种不同织物结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物/聚脲柔性复合材料;采用1.1 g柱状楔形破碎片,开展了弹道侵彻实验,并获取了弹道极限速度和比吸能;在此基础上,借助超景深显微镜及计算机断层扫描仪,观察侵彻后UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料的表面及内部损伤形貌,分析抗破片侵彻机制。研究结果表明:UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料抗破片侵彻性能具有明显的织物结构效应;相较于同厚度的叠层平纹织物增强聚脲柔性复合材料,角联锁织物增强聚脲柔性复合材料的弹道极限速度提升了4.9%;对于未被穿透的UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料,其被侵彻过程主要包括聚脲对破片的包裹、剪切冲塞和纤维拉伸断裂破坏;叠层平纹织物的主要失效模式为剪切冲塞、分层失效,角联锁织物主要为纤维拉伸变形、拉伸断裂破坏。

氧等离子体改性超高分子量聚乙烯纤维复合材料层间损伤声发射特征分析

为研究氧等离子体改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/乙烯基酯复合材料层间断裂韧性的损伤模式对其界面性能的影响,首先对不同密度UHMWPE织物进行氧等离子体改性,使用真空辅助树脂灌注成型工艺制备UHMWPE/乙烯基酯复合材料,结合声发射(AE)检测技术对复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(G_(ⅠC))和Ⅱ型层间断裂韧性(G_(ⅡC))进行测试,并对其损伤动态演变过程进行表征和定位。结果表明:界面性能是复合材料层间断裂韧性的主导因素,在G_(ⅠC)和G_(ⅡC)测试过程中,通过在UHMWPE/乙烯基酯复合材料层间预裂纹处产生应力集中,损伤机制表现为张开型和滑移型;低经密UHMWPE织物结构松散,具有良好的改性均匀度,经氧等离子体改性后其制备的复合材料的G_(ⅠC)和G_(ⅡC)分别提高约36.8%~80%、75%~1120%,达到层间增韧效果,同时由于界面结合性能提高,不同损伤模式减少或消除;通过对声发射信号进行聚类分析可有效识别出复合材料基体开裂、纤维/基体脱黏和纤维断裂3种损伤模式及其特征频率范围。

Smart 3D管道等级的建立在超高分子量聚乙烯项目上的应用

简述超高分子量聚乙烯项目管道管件的主要组成及超高分子量聚乙烯项目的管道等级,介绍超高分子量聚乙烯项目中特殊管道管件及其特点。介绍Smart 3D 2016版本软件初始版本与Smart 3D 2016版本的HF79版本之间的管道数据库及数据驱动的图形的程序不同,通过具体等级的管道元件及等级的建立,详细介绍三维设计软件Smart 3D软件HF79版本在超高分子量聚乙烯项目中管道等级库及管道元件库的建立的全过程。

颗粒增强超高分子量聚乙烯基复合材料磨粒磨损的特性与机理

为了改善地面机械触土部件的减粘脱土状况，制备了石英砂颗粒增强超高分子量聚乙烯基复合材料，并对其磨粒磨损性能作了试验研究．运用正交试验方法分析了磨料粒度、载荷和速度及这三者的交互作用对材料耐磨性的影响，得出了回归方程．结果表明，载荷对纯超高分子量聚乙烯磨损的影响最大，载荷越高，磨损越严重；在颗粒增强复合材料体系中，磨料粒度对磨损的影响最大．这表明引入硬质点提高材料表层的硬度和抗犁切能力是耐磨性提高的主要原因．

超高分子量聚乙烯纤维复合材料的研究进展

概述超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强复合材料的研究进展,详细介绍了UHMWPE纤维的各种优良特性和UHMWPE纤维增强复合材料用基体树脂,以及UHMWPE纤维增强复合材料的制备方法与工艺,对UHMWPE增强复合材料的应用及其应用领域进行了汇总。

纳米改性增强超高分子量聚乙烯复合材料研究进展

纳米材料具有极大的比表面积、宏观量子隧道效应、体积效应和尺寸效应;采用具有特殊性能的纳米材料填充改性聚合物是增强聚合物材料性能的最有效方法之一。通过单相或多相纳米材料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),可使复合材料的性能得到不同程度的改善和提高。综述了纳米材料改性增强UHMWPE复合材料的摩擦学性能、力学性能、电学性能、生物相容性、热学性能等;展望了纳米填充UHMWPE复合材料的发展方向和应用前景;提出采用微量的高性能纳米材料改性聚合物以大幅度提高复合材料的性能是未来研究的重要方向。

超高分子量聚乙烯复合材料的发展

阐述了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的优良性能和不足之处,讨论了以提高UHMWPE流动性和物理力学性能为目的的各种复合改性,对改性方式及流动改性剂、填料等进行列举分析,并提出进一步研究的方向。

基于超高分子量聚乙烯及其复合材料摩擦学研究进展

综述了超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)及其改性复合材料的摩擦磨损规律的研究进展。传统方法改性对UHMWPE摩擦学性能的改善程度有限 ,而纳米粒子由于自身的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应 。

渔用超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合纤维的结构与蠕变性能

采用熔融纺丝法制备渔用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/石墨烯(GR)纳米复合纤维,研究了GR含量对UHMWPE纤维结构、热性能、力学性能与蠕变性能的影响。结果显示,GR在UHMWPE纤维基体中的分散情况以纳米级厚度为主,当GR含量为1‰和3‰时,GR在UHMWPE纤维基体中分散均匀,当GR含量为5‰时,GR在UHMWPE纤维基体中出现大的团聚体。与纯UHMWPE纤维相比,UHMWPE/GR纳米复合纤维的断裂强度和结节断裂强度均有显著提高,表明一定含量的GR可有效增强UHMWPE的抗蠕变性能且降低其蠕变速率。当GR含量为3‰时,断裂强力提高了31.9%,蠕变率降低了27.3%。当UHMWPE经GR改性后,纳米粒子与聚乙烯链段相互作用力增强,晶区附近受限的非晶区链段增多,α转变峰逐渐增强增宽。研究表明,通过纳米改性技术,可以显著提高超高分子量聚乙烯纤维的力学性能和抗蠕变性能,为实现渔用材料的高性能化提供理论依据。

超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能

用MPV - 2 0 0型摩擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机 ,对MoS2 、PTFE、石墨、玻璃纤维、碳纤维填充的超高分子量聚乙烯 (UHMW -PE)塑料复合材料的摩擦磨损性能进行了较为系统的研究 ,结果表明 :填充MoS2 、PTFE、石墨可降低UHMW -PE的摩擦系数 ;而添加玻璃纤维则增大了UHMW -PE的摩擦系数 ;添加碳纤维对UHMW -PE的摩擦系数几乎无影响。同时 ,添加填料可使UHMW -PE的耐磨性显著提高 ,其中石墨的减磨降摩效果最佳。重点研究了载荷、滑动速度对超高分子量聚乙烯基体 +2 0 %石墨复合材料的摩擦磨损性能的影响。

超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究现状

介绍了超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的发展、制备和应用,指出了今后超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究方向。

超高分子量聚乙烯复合材料的流变行为

聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin复合材料具有特殊的流变行为。一般情况下填料的加入使聚合物熔体粘度,动态模量升高。与此相反,由填充复合法制备的UHWMPE/Kaolin复合材料的表观粘度、复数粘度、动态模量均随Kaolin填充量呈下降趋势,其加工性得到改善。文中对此现象的实验结果进行了报道,并探讨了流变行为与聚合填充法赋予复合材料的独特结构的关系。

石墨烯/超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),用X射线衍射(XRD)、红外光谱、透射电子显微镜对所得GNS进行了分析和表征。采用溶液混合、超声波分散的方法,制备了GNS/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为和阻-温特性。结果表明,溶液混合法可使GNS较好地分散于UHMWPE基体中,复合材料表现出典型的导电渗流行为,其渗流阈值为3.6%(质量分数)。在大于渗流阈值的情况下,复合材料的正温度系数效应(PTC)强度随GNS含量的增加而提高;热循环使得复合材料的PTC强度有所降低。