超高分子量聚乙烯短纤维缝纫线的开发

探讨超高分子量聚乙烯短纤维缝纫线的制备工艺,以及混纺比对超高分子量聚乙烯与涤纶混纺纱性能的影响。对原料进行预处理后,采用环锭纺选择合理的工艺参数,制备超高分子量聚乙烯短纤维纯纺纱和5种比例的混纺单纱以及股线;测试研究所制备纱线的基本性能,确定超高分子量聚乙烯与涤纶混纺纱线的适宜混纺比。结果表明,超高分子量聚乙烯短纤维纯纺纱成纱困难,超高分子量聚乙烯与涤纶混纺纱(80∶20)及其股线综合性能最优,通过混纺比的优化可设计出性能较好的超高分子量聚乙烯短纤维缝纫线。

超高分子量聚乙烯短纤维及其纱线性能研究

本文介绍了超高分子量聚乙烯短纤维及其各种混纺纱线的性能。超高分子量聚乙烯短纤维可用于纺制各种纱线产品,也可用于建筑增强材料。超高分子量聚乙烯纱线具有强度高、耐磨、耐切割等优点,其断裂强度可达到8 cN/dtex以上,可满足一些特种领域对高强度纱线的需求,应用前景非常广阔。

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。

计及温度与应变率效应的超高分子量聚乙烯纤维束的拉伸力学性能

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60~80℃)和应变率(1×10^(-5)~3.3×10^(-2)s^(-1))的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学性能具有一定的应变率和温度效应,但后者具备更为强大的影响力,其使UHMWPE纤维束在温度高于50℃时强度产生显著下降;此外,低温在提升UHMWPE纤维束拉伸强度的同时也会削弱其力学性能的应变率效应,在-40~-60℃范围内,UHMWPE纤维束拉伸强度和失效应变基本不受应变率影响。在UHMWPE纤维束的损伤破坏模式研究中发现,在脆-韧性转变存在的温度区间内(25~80℃),转变发生的临界应变率与温度之间具有密切联系,温度每升高约30℃,临界应变率就会提升1个量级。

超高分子量聚乙烯纤维的耐高温性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维熔点低、易蠕变的缺点,以复合材料热压加工环境为测试条件,通过分析不同热压温度和热压时间下的力学稳定性能,研究UHMWPE纤维的耐高温性能。采用差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外吸收光谱分析仪和力学性能测试仪等仪器设备,表征并分析了UHMWPE纤维的力学性能、热稳定性能和微观结构。结果表明:热压温度及时间对UHMWPE纤维性能有着重要的影响。在150℃及以下热压处理时,纤维力学性能随着热压时间的增加而变化不大;在160℃及以上热压处理时,长时间的热处理导致纤维力学性能下降明显,在160℃处理40 s时丝束断裂强力为153 N,强力损失为46.50%;当热压温度大于纤维熔点时,纤维强力出现急速下降,在170℃热压处理10 s时强力下降到了121 N,强力损失达到了57.80%。研究结果可为UHMWPE纤维复合材料的加工及应用提供参考。

我国超高分子量聚乙烯纤维的发展现状与建议

超高分子量聚乙烯纤维因优异性能在航空航天、军事防护、海洋工程及纺织等领域具有广泛的应用前景,是世界各国竞相发展的战略性新材料。本文梳理了我国超高分子量聚乙烯纤维发展历程,总结了当前产业发展现状,分析了存在的问题,并对未来发展提出建议。

无卤阻燃改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及性能

通过氮磷系阻燃剂复配方式,以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为主阻燃剂,二乙基次膦酸铝(ADP)为协效阻燃剂,六方氮化硼(h-BN)为杂化改性剂,白油为溶剂,制备了无卤阻燃超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维。首先对阻燃剂粉体进行干燥、表面处理,然后与白油共混,经过超声波液相分散、研磨机高速研磨,得到无卤阻燃浆料。将此阻燃浆料分散到PE-UHMW纺丝原液中,经双螺杆挤出机挤出得到冻胶丝,冻胶丝经过溶剂萃取、干燥、热牵伸,最终得到阻燃PE-UHMW纤维,对纤维的阻燃性能和力学性能进行表征。结果表明,通过研磨机的反复研磨,可将粉体粒径降低到百纳米级别,更易于在PE-UHMW溶胀液中分散,且极大地提升了阻燃纤维的可纺性;杂化改性剂提升了复配阻燃剂的阻燃性和材料的阻燃等级,当h-BN质量分数为4%时,阻燃剂质量分数可以到20%,PE-UHMW纤维的极限氧指数值达到27.5%,材料阻燃等级达到V-0级;通过一系列改性手段,可使PE-UHMW纤维在添加大量的阻燃粉体后,仍能保持良好的可纺性,且改性对纤维力学性能影响较小,拓宽了PE-UHMW纤维的应用领域,提升其使用价值。

超高分子量聚乙烯纤维表面纳米ZnO可控生长及其界面性能研究

首先在超高分子量聚乙烯(PE⁃UHMW)纤维表面形成聚多巴胺涂层,再通过水热法在纤维表面原位生长ZnO纳米阵列。对聚乙烯亚胺(PEI)介导的合成体系ZnO长径比、改性前后PE⁃UHMW纤维的界面性能进行了研究,并揭示了其增强机理。结果表明,ZnO纳米阵列的生长并未对纤维的热稳定性及结晶度产生影响,对纤维的损伤较小;当PEI浓度为3 mmol时,ZnO长径比最高;改性后纤维界面黏结强力提升了63.6%,层间剪切强度提升了70.14%。

一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其超高分子量聚乙烯纤维

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其超高分子量聚乙烯纤维,包括,将溶胀的超高分子量聚乙烯纺丝液通过双螺杆溶解、计量泵定量挤出后,经过喷丝板、气隙段的喷丝头拉伸、凝固浴后收丝得到初生冻胶丝;将制得的初生冻胶丝经过萃取、干燥、热辊拉伸后进行收丝,得到超高分子量聚乙烯纤维。本发明通过对喷丝板流道进行优化,随着导流孔直径的逐级变小,纺丝熔体的流速逐级升高.

硅酮粉改性超高分子量聚乙烯及其熔体纺丝加工性能

针对超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)熔体加工性能差的问题,应用硅酮粉,采用熔融共混方法对PE-UHMW进行改性,以提高其熔体加工时的流动性。通过扫描电子显微镜与能量色散谱(EDS)表征了硅酮粉在PE-UHMW中的分布,并采用熔体速率测试、旋转流变测试,分析了硅酮粉含量对PE-UHMW熔体流动速率与流变性能的影响。对改性后的PE-UHMW采用熔体纺丝法制备了PE-UHMW单丝,并进行了拉伸强度测试。实验结果表明,随着硅酮粉的增加,其分散性逐渐变差,PE-UHMW熔体流动速率随硅酮粉含量先增加后降低,当硅酮粉质量分数达到4%,其熔体流动速率最高,复数黏度与储能模量最低,5%质量分数的硅酮粉在PE-UHMW基体中团聚较明显,改性后的PE-UHMW熔体流动性降低。熔体纺丝实验结果表明改性后的PE-UHMW可以通过普通单螺杆挤出机熔融挤出初生丝,经超倍热拉伸可以制备高强度单丝。当拉伸倍率为36时,质量分数3%的硅酮粉改性PE-UHMW单丝拉伸强度最高,可达1565MPa。因此综合考虑加工性能与单丝强度,采用质量分数3%的硅酮粉改性PE-UHMW较合适。

初生态低缠结超高分子量聚乙烯催化剂研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有高耐磨性、高强度和刚度、轻质、耐腐蚀、低摩擦系数、生物相容性等特点,作为一种优异的工程塑料广泛应用于高端新材料等各领域,而调控高分子链的缠结程度对于更好地应用UHMWPE至关重要。从均相催化和非均相催化两方面综述了制备初生态低缠结UHMWPE的催化剂技术的研究进展,其中,单中心催化体系和修饰型Ziegler-Natta催化剂在制备初生态低缠结UHMWPE的工业应用中前景广阔。

电子束辐照超高分子量聚乙烯在加速老化过程中的自由基演变

经过辐照处理的医用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)必须通过加速老化试验的验证才能达到植入人体使用的要求,但在加速老化过程中,UHMWPE材料的自由基演化机制尚不明确。本研究从自由基角度出发,对现有加速老化方法的效果进行了系统分析。利用电子顺磁共振波谱研究了电子束辐照交联UHMWPE在加速老化过程中的自由基浓度和组成的变化,分析了自由基在该过程中的演变机理,对比分析了自由基在室温空气和70℃氮气中的演变机理。结果表明:加速老化评估方法有很大的局限性,辐照交联UHMWPE表层和内部的自由基在室温空气环境中的演变与在加速老化环境中的演变有显著区别,氧诱导自由基(OIR)的生成率在室温空气环境中约为2%,在加速老化环境中约为0.3%。OIR自由基在室温空气中会稳定存在,而在加速老化环境中会被快速氧化。

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。

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%。

熔纺超高分子量聚乙烯纤维初生丝制备及拉伸工艺

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)树脂为原料,使用转矩流变仪,采用熔体纺丝法成功制备出PE-UHMW初生丝纤维。实验结果表明,转矩流变仪三个加热区的温度分别为:1区160℃,2区230℃,3区270℃,单丝机头加热温度为260℃;螺杆转速为2 r/min,在此条件下,可以获得表面光滑且具有高倍拉伸性能的PEUHMW初生丝纤维。以获得最大拉伸倍率和最大拉伸强度的PE-UHMW纤维为目标,对熔体纺丝制备出的PEUHMW初生丝纤维进行一级超倍拉伸做了初步的研究,对影响纤维超倍拉伸的因素,如拉伸温度、拉伸介质、拉伸速度等进行了分析。扫描电子显微镜和电子万能试验机结果显示,相比于水浴,油浴条件下纤维可以获得更高的有效拉伸倍率和力学性能,纤维的结构更为均匀;拉伸温度在90℃附近时,纤维的最大拉伸倍率和力学性能最好;拉伸速度小于1 m/min情况下,纤维获得的最大拉伸倍率基本不变,当拉伸速度继续增加时,其最大拉伸倍率迅速下降。在最佳拉伸工艺条件下可制备出强度为1.2 GPa的PE-UHMW纤维。

浅谈锂电池隔膜超高分子量聚乙烯的生产工艺与设备

2023年2月18日,中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司14万t高密度聚乙烯装置,首次成功生产出用于“锂电池隔膜”制造的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂产品LU-0350约200t。该牌号作为在三井油化CX工艺上,所能生产的分子量分布极窄同时具有良好成孔性能的产品,正在逐步应用于锂电池隔膜制造行业而进入新材料应用领域。该产品凭借良好的特性,能够适合目前主流的干法及湿法隔膜制造工艺,同时以其较低的热变形性和开孔闭孔性能,不断拓展着应用领域。其产品核心性能参数为:黏均分子量控制在50万~100万、表观密度0.48g/ml、灰分≤0.019%、熔点≤137℃、过筛率(40目)≥99.9%。

超高分子量聚乙烯多孔材料的成型与应用

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)多孔材料凭借其优异的化学稳定性、较高的比表面积等特性,广泛应用在环境、能源、医疗领域。文章介绍了三种不同形态的UHMWPE多孔材料,同时介绍了多孔材料几个关键指标的表征手段。详细阐述了不同类型UHMWPE多孔材料的常用成型方法(拉伸法、热致相分离法、致孔剂成型法、粉末烧结法、发泡法)以及目前国内外的研究成果,在此基础上分析了各种成型方法的优势和不足,并提出了UHMWPE多孔材料未来的研究方向。

在产学研医用贯通中实现突破 超高分子量聚乙烯树脂入围“揭榜挂帅”首批项目

最近,工业和信息化部、国家药品监督管理局公布生物医用材料创新任务揭榜挂帅(第一批)入围揭榜单位名单,“超高分子量聚乙烯”共有3家入围揭榜单位,其中之一是以上海化工研究院有限公司为牵头单位的“超高分子量聚乙烯医用材料的国产化开发及应用”项目。据了解,生物医用材料创新任务揭榜挂帅工作聚焦高分子材料、金属材料、无机非金属材料三大重点方向。

DSC、TG、FT-IR技术在超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯鉴别技术中的应用研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因其特有的稳定线性长链结构,作为高性能热塑性工程塑料在很多实际生产、施工中得到广泛应用。但由于UHMWPE分子量过高,熔体流动性差,无法使用普通挤出或注塑手段进行加工成型。将UHMWPE与中低分子量高密度聚乙烯(HDPE)进行共混改性可有效解决,但实际生产过程中存在将HDPE作为流动改善助剂大量添加至UHMWPE制品中,由于加工温度过高导致HDPE分子链断裂氧化最终影响制品性能的现象。本文运用红外光谱区别UHMWPE、HDPE,快速鉴别UHMWPE制品中是否添加一定含量的HDPE,并制备不同比例的UHMWPE/HDPE复合材料,通过DSC、TG、FT-IR技术对共混物的性能进行研究。

超高分子量聚乙烯熔融动力学研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其高耐磨性、高强度和刚度、轻质、耐腐蚀、低摩擦系数以及生物相容性等特性而著称,在高端新材料等领域得到广泛应用。初生态UHMWPE树脂的熔点、结晶度和缠结密度等物理特性对后期加工和性能应用至关重要。本文采用差示扫描量热仪(DSC)来观测初生态UHMWPE粉料的熔融行为,并将其分子质量与缠结密度进行关联。研究发现:通过设置DSC升降温程序,可关联分子质量与熔点变化趋势,从而实现在工业化生产中对分子质量的快速测试。通过设定升温熔融和等温结晶的程序,可以建立熔融行为与缠结密度之间的关系,有助于更全面地了解此类树脂的性能。