超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能改性研究

通过紫外线照射对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行交联改性。运用密度梯度法、声速取向测试及广角X射线衍射(WAXD)等手段测试分析了蠕变过程中纤维结晶度的变化和相变情况,并通过计算机编程对蠕变数学模型进行拟合,该方法可以快速、精确地拟合出材料的相关性能参数。拟合结果表明紫外照射处理的UHMWPE纤维普弹模量E_1略有降低,而高弹模量E_2、推迟时间τ和本体粘度η_3有一定的提高。说明紫外照射交联能改善纤维蠕变性能。

紫外光辐照交联对超高相对分子质量聚乙烯纤维结构和性能的影响

在光敏剂和交联剂存在下 ,用紫外光进行辐照引发对超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)纤维进行交联改性。从纤维凝胶含量、力学性能、耐热性、蠕变性、粘结性能、红外光谱及扫描电镜 (SEM)等测试分析得知 ,UHMWPE纤维的性能和结构发生了重要变化 ,其耐热性和抗蠕变性能有了明显的提高。纤维的表面粘结性能得到了改善 ,同时 。

UHMWPE纤维蠕变性能及其数学模型拟合

测试分析了超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)纤维的蠕变性能 ,研究了蠕变与温度、外加应力之间的关系。随环境温度的升高 ,纤维的恒蠕变速率增大 ,抗蠕变断裂时间变小 ,蠕变断裂伸长变大 ;随施加应力的增大 ,纤维的恒蠕变速率增大 ,抗蠕变断裂时间变小 ,蠕变断裂伸长变小。通过计算机编程拟合的蠕变曲线与实测蠕变曲线十分吻合 ,拟合出的材料相关参数与实际测量值相近。

紫外辐照交联改性UHMWPE纤维的研究

选取不同生产阶段的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行紫外辐照交联改性,探讨了正庚烷浸泡时间、交联剂浓度、紫外辐照时间等因素对交联效果、纤维力学性能及蠕变性能的影响。结果表明:UHMWPE纤维在正庚烷中的最佳浸泡时间为48h;紫外光最佳辐照改性时间为6min;与初生纤维和成品纤维相比,相同改性条件下冻胶纤维最易发生交联反应且效果最好;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。

超高分子量聚乙烯纤维蠕变性能研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的蠕变机理及蠕变行为;综述了UHMWPE纤维抗蠕变改性方法,即物理改性方法(填充改性和多次拉伸法)和化学改性法(紫外线辐照交联法、硅烷偶联剂法、高能射线辐照法),讨论了各改性方法的工艺特点和处理效果,紫外线辐照交联法应用较为广泛;指出在UHM-WPE纤维抗蠕变性能的研究过程中,应注重改性的效率和成本,以尽快实现抗蠕变改性UHMWPE纤维工艺技术的工业化。

紫外辐射接枝改性UHMWPE纤维表面的研究

采用紫外辐射接枝方法对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行改性。探讨了单体种类及浓度、引发剂、抗氧剂、接枝方法等对UHMWPE纤维表面处理效果的影响,测试了以其作为增强材料的复合材料的层间剪切强度。结果表明:在有氧开放体系下,气相接枝效果好于液相接枝;丙烯酰胺单体的接枝效果优于其它单体;接枝率随接枝单体浓度和接枝时间的增加而增加。采用丙烯酰胺为接枝单体,在光强度为86μW/cm^2条件下,对UHMWPE纤维进行紫外辐射接枝改性,按照一定铺层方式制备的环氧基复合材料的层间剪切强度从未处理的14.59MPa提高到17.36MPa。

P(NIPA/AMPS)接枝改性UHMWPE织物的性能

通过氩微波低温等离子体引发、紫外辐射聚合将N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸(AMPS)的二元共聚物[P(NIPA/AMPS)]接枝到超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)织物,研究了织物的温敏性、pH敏感性及成孔剂CaCO3的加入对其响应速度的影响。结果表明,在紫外光照射强度一定时,AMPS浓度、交联剂浓度是影响织物接枝率的主要因素。优化的接枝工艺条件为AMPS质量分数50%,交联剂质量分数5%,等离子体处理时间6 m in,处理功率240 W。该织物最低临界共熔温度约为38℃,其溶胀比随温度、pH值变化而变化,且其温敏性吸水-失水动力学曲线呈现快速响应性。该织物的湿态静水压为1 500 Pa,干态透气性为482 L/(m2.s),干态透湿性为2 010 g/(m2.d),吸水后具有很好的阻水性能,干态后仍保留了一定透湿、透气性。

紫外辐射交联改善UHMWPE纤维蠕变性能研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维较差的抗蠕变性能影响了其应用。该文介绍了纤维发生蠕变机理及蠕变行为,综述了采用紫外辐射方法改善UHMWPE纤维蠕变性能的技术进展,并讨论了工艺特点和处理效果。

UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的研究进展

综述了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、碳纳米管(CNTs)、UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的研究现状,以及CNTs的添加对UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维性能的影响;添加CNTs可有效提高UHM-WPE的耐磨性、电学性能、力学性能以及UHMWPE纤维的抗蠕变性能和热稳定性能;指出CNTs对UHM-WPE改性过程中存在的主要问题是CNTs分散性差,CNTs的生产成本高,UHMWPE/CNTs的改性机理有待进一步深入,并进一步拓宽UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的应用领域。

超高压处理下BHT在不同分子量聚乙烯中扩散的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟与实验结合的方法,对超高压处理条件下,抗氧化剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)在不同分子量聚乙烯(PE)中的扩散过程进行了模拟研究,通过分析超高压下PE的自由体积、PE分子链的活动性以及BHT的扩散轨迹,探讨了超高压下小分子物质在不同分子量聚乙烯中扩散的微观机理。结果表明,超高压下PE中BHT的扩散系数随压力、PE分子量的增加而减小,与迁移实验结果一致;PE的自由体积、PE分子链的运动能力随着压力、PE分子量的增加而减小,继而影响BHT的扩散,压力较低时,PE的聚合度越小,其自由体积、BHT的扩散系数和PE链的运动能力越容易受到高压的影响;超高压下BHT的运动轨迹表明,BHT在PE的基体中做缓慢蠕动式扩散,压力越高,PE分子量越大,其活动范围越小。

超高分子量聚乙烯纤维网紫外线光照老化试验研究

为揭示超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维网在紫外线光照下的老化规律,通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、示差扫描量热法和拉伸实验研究了其在不同试验周期紫外线光照后的化学成分、形貌和断裂强力变化等性能。结果表明,紫外光照使超高分子量聚乙烯主链断裂、诱发聚乙烯分子降解;微观形貌由原始的表面平整逐渐产生裂纹和凹坑,断口形貌逐渐变为脆性断裂;力学性能明显降低,断裂强力从原始的850.8 N,经过10个周期的紫外辐照后下降至79.1 N;紫外线照射导致内部C―C键断裂、折叠链结晶的熔融峰降低,辐照高温促进氧分子等从微裂纹和气孔渗入,生成C=O和C―O―C等键,诱发一系列氧化反应的发生,最终导致UHMWPE降解、力学性能降低。

三元层状陶瓷Ti_3AlC_2/超高分子量聚乙烯复合材料的制备及性能

为了增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的性能,研究采用表面改性的Ti_3AlC_2填充UHMWPE,通过热压成型制备了Ti_3AlC_2/UHMWPE复合材料。采用SEM观察复合材料的微观结构,表明Ti_3AlC_2均匀分散在UHMWPE基体中,表面处理后的填料与基体界面熔合较好;热分析结果表明,Ti_3AlC_2的添加降低了UHMWPE的结晶度和结晶热焓,同时提高了聚合物的热传导性;DMA分析结果表明,添加Ti_3AlC_2有效地提高了Ti_3AlC_2/UHMWPE复合材料的抗蠕变性能,得益于无机粒子改善了复合材料的硬度和刚性,提高了复合材料抗外界应力变形能力;摩擦学性能分析表明,适量的Ti_3AlC_2(质量分数≤15wt%)填充UHMWPE能有效提高复合材料的减磨抗摩性能,同时磨痕表面形貌分析结果表明,Ti_3AlC_2/UHMWPE复合材料的摩擦磨损机制由粘着磨损向磨粒磨损转变。