PE-UHMW/SiO_2复合材料的微观性能研究

利用球磨反应对纳米SiO2表面进行处理,用以制备超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/SiO2复合材料,并通过力学性能测试、X射线衍射测试及扫描电子显微镜研究分析复合材料的力学性能、耐热性、结晶度、微晶尺寸、缠结点密度等。结果表明,与纯PE-UHMW相比,经过纳米SiO2改性的PE-UHMW材料,其微晶尺寸降低、缠结点密度增大,非结晶区与结晶区之间的应力传递增强,界面之间能量吸收能力增强,使PE-UHMW/SiO2复合材料的耐热性能、韧性和刚性均得到了明显的改善。

UHMW-PE纤维/环氧树脂界面破坏机理

高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维经过低温氧等离子体处理后,与环氧树脂的界面粘结性能明显改善。本文通过单纤维拔出实验、SEM、表面能以及界面裂纹能计算等方法研究了界面破坏形式及机理。随着等离子体处理时间的增加,裂纹扩展区域发生了相应变化,即从聚乙烯与树脂的界面逐渐移向纤维内部,导致了相应厚度的纤维表面层被剥落。剥落厚度还与纤维拉伸比有关。

UHMW-PE 冻胶丝的萃取机理及萃取剂的选择

超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)冻胶丝的萃取不同于一般化学概念上的萃取.本文采用气相色谱分析法证实了它是一个动态平衡过程.冻胶丝的萃取过程包括了溶剂与萃取剂的相互渗透、相互替代和挥发干燥.冻胶丝萃取剂根据溶剂种类不同而有多种,萃取效果可采用平衡萃取时间(T_(BE))、平衡挥发时间(T_(VE))和平衡干燥收缩率(S_(RE)%)等宏观指标来衡量。由此为萃取剂的选择提供了理论依据.

PE-UHMW塑烧板基板成型压力与烧结时间研究

利用超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)粉末代替传统材料成型塑烧板基板,通过研究冷压压力对PE-UHMW粉末坯体孔隙率的影响及烧结颈随烧结时间的演变,确定了采用粉末压制烧结成型时成型压力应小于6 MPa,烧结时间应为30 min左右。通过对制件性能的检测及微观形貌的观察,验证了该参数成型的塑烧板基板符合孔径约为30～40μm,孔隙率大于40%,拉伸强度大于2 MPa的使用要求。

UHMW-PE气辅挤出成型模具的设计开发

针对超高分子量聚乙烯等高黏态物料难以挤出加工的特点,介绍了一种新型的加工方法———气辅挤出,着重阐述了气辅挤出模具的设计方案,并对挤出模具结构进行了分析说明。

萃取干燥处理对UHMW-PE冻胶丝结构的影响

利用最优化实验,获得了最佳萃取和干燥条件:以溶剂汽油为萃取剂对冻胶丝进行多次萃取和5%限制收缩干燥.以扫描电子显微镜、声速测定仪、X—射线衍射仪和 DSC 分析对萃取和干燥处理后冻胶丝的结构进行了研究.结果表明萃取和干燥处理后冻胶丝收缩导致其结构的变化,冻胶丝的密度、非结晶区大分子的取向随萃取次数的增加而提高,结晶度则随之下降.经最佳萃取和干燥处理之后冻胶丝的超拉伸性得到改善.

UHMW-PE纤维增强环氧基复合材料界面研究

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维经过低温氧等离子体处理后,与环氧树脂基体的界面粘结性能明显改善。本文通过单纤维拔出实验、XPS、SEM、接触角测算等研究了表面改性的作用机理。对影响界面粘结的作用力进行了定量分析,揭示了表面刻蚀坑引起的界面机械铰链力,以及由多种含氧极性基团引起的化学键力和界面非极性分子色散力,它们分别对界面粘结强度的贡献,及其随等离子体处理参数的变化关系。

纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料的研制

利用偶联接枝对纳米炭黑粒子表面处理,通过反应型增容载体载附纳米炭黑,将处理后的纳米炭黑及纳米复配阻燃剂用于改性超高分子量聚乙烯(PE–UHMW),制备出纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料。通过体积电阻率测试、燃烧性能测试、热重分析及扫描电子显微镜分析对该材料的导电性能、阻燃性能、热性能等进行了研究。结果表明,纳米炭黑分布在PE–UHMW球晶间缝隙处和球晶内微纤间缝隙处的非晶区内,形成了纳米级双导电网络,这种立体穿插纳米尺度均匀分布,在低炭黑含量情况下就形成稳定的导电通路,起到了抗静电作用;制备的纳米抗静电无卤阻燃PE–UHMW复合材料,其燃烧时形成高效、致密、厚实的炭层,可有效地隔绝空气,起到阻燃作用。

超临界CO_2微孔发泡PE–LLD/PE–UHMW共混物

研究了线型低密度聚乙烯(PE–LLD)/超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)共混物的超临界CO2微孔发泡行为,探讨了PE–UHMW含量、发泡温度和饱和压力对泡孔形貌的影响。采用差示扫描量热仪和旋转流变仪对PE–LLD及其共混物的热性质和流变性质进行了测试和表征,并通过扫描电子显微镜表征和分析了发泡样品的泡孔形貌。结果表明,少量PE–UHMW的加入可以显著降低PE–LLD发泡样品的孔径,增加孔密度。随着发泡温度的升高,PE–LLD样品的泡孔结构会发生塌陷现象,而加入少量PE–UHMW可以提高基体的黏度,起到支撑孔壁防止塌陷的作用,并最终得到均匀的开孔结构。另一方面,当温度一定时,饱和压力升高可以降低孔径并且得到开孔形貌的泡孔结构。

萃取干燥处理对UHMW-PE冻胶丝拉伸性能的影响

为了改善 UHMW—PE 冻胶丝的拉伸性能,本文对 UHMW—PE 冻胶丝的萃取和干燥工艺条件进行了研究.结果表明冻胶丝的最大拉伸倍数依赖于萃取和干燥条件,如:萃取剂、干燥过程中的限制收缩率、干燥温度和干燥时间.在萃取和干燥过程中的过量收缩会引起冻胶丝内部缺陷的产生,导致冻胶丝可拉伸性的恶化.本文以最优化实验,获得了以溶剂汽油为萃取剂对冻胶丝处理的最佳萃取和干燥条件是:多次萃取和5%限制收缩干燥.经最佳实验条件处理的冻胶丝在超高倍拉伸过程中是稳定的,并可制得强度为37.3cN/dtex 和模量为1731.0cN/dtex 的长丝.

UHMW-PE复合材料用于行波型旋转超声电机

为提高行波型旋转超声电机(TRUM)的摩擦界面性能,制备了一种交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。采用UHMW-PE树脂添加甲基丙烯酸烯丙酯(MAAAE)交联敏化剂、碳纤维和碳纳米管等增强剂以及MoS2和石墨等材料熔融共混后,在室温和N2气氛条件下用Co60γ辐射源辐照得到交联UHMW-PE复合材料。凝胶含量测试发现,随着辐照剂量和MAAAE量的增加,凝胶含量迅速增加。将该条件下制备的交联复合材料粘贴到TRUM-60行波超声电机转子上,整机试验结果表明,堵转扭矩达到1.4 N.m,空载转速225 r/min,换能效率25%以上。根据100 h的材料磨损量预测,寿命可达到8 000 h以上。

PE-UHMW/GNPs导电复合材料的制备和表征

采用超声溶液分散法制备出超高分子量聚乙烯/石墨烯(PE-UHMW/GNPs)导电复合材料,研究了该材料的导电渗流行为和阻-温特性。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的导电渗流阈值为3.8%,即当导电填料在体系中的质量分数达到3.8%时,材料内部逐渐形成较为完善的导电网络,从而实现其导电特性。研究和探讨了PE-UHMW/GNPs导电复合材料的正温度系数(PTC)效应和负温度系数(NTC)效应。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的PTC效应会随着GNPs含量的增加逐渐增强,当导电填料GNPs的添加量达到3.8%时,通过阻-温曲线可以观察到,PE-UHMW/GNPs导电复合材料具有最大的PTC强度和相对较低的室温体积电阻率。场发射扫描电子显微镜分析结果表明,GNPs和PE-UHMW之间的相互作用会随着热循环次数的不同而发生变化,最终会影响到材料的PTC效应。

低温等离子体表面处理对UHMW-PE复合材料冲击性能的影响

采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与树脂的粘结强度提高,制成的复合材料抗冲击性能得到改善,其原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。

三维编织PE-UHMW纤维增强PMMA复合材料的力学性能研究

采用真空浸渍法制备了三维编织超高相对分子质量聚乙烯 (PE UHMW3D) /聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)复合材料 ,重点研究了该复合材料的力学性能、纤维体积含量对复合材料力学性能的影响以及吸湿前后力学性能的对比。研究表明 ,PE UHMW3D/PMMA复合材料具有较好的冲击强度。纤维经表面处理后 ,其弯曲强度、弯曲模量、横向和纵向剪切强度均有不同程度的提高 ,冲击强度略有下降。随着纤维体积含量的增加 ,横向剪切强度增加 ,纵向剪切和弯曲强度增加到一定程度反而下降。吸湿平衡后的力学性能有所下降。

HDPE/UHMW-PE共混物及纤维性能研究

通过机械共混的方法制得了 H DPE/U HMW- PE共混物 ,研究了共混物的流变性能、结晶性能 ,并测试了共混纤维的力学性能 ,探讨了共混对于

水润滑UHMW-PE轴承在特殊条件下的应用研究

UHMW PE是一种线性结构的工程塑料 ,具有优异的物理性能和机械性能 ,可用作水下润滑轴承。通过有限元法验证了应用于某轧钢厂加热炉辊道的UHMW PE轴承 (替代原金属轴承 )的合理性 ,论证了应用的可行性。实践证明 ,UHMW PE轴承代替原金属轴承使用寿命由 1～ 2个月提高到 6个月以上 ,改造 2 4组辊道 ,年节省直接费用达 3 0万元。

UHMW-PE在冲击载荷作用下弹塑性试验行为研究

针对实际应用中的变载工况,在自制的冲击载荷试验台上,用一个钢球冲击超高分子量聚乙烯盘.改变载荷条件下,研究了超高分子量聚乙烯表面的塑性变形情况.采用表面形貌仪,对超高分子量聚乙烯塑性变形产生的凹痕形貌进行测量.结果发现,在相同的冲击载荷作用下,凹痕的外截面直径和凹痕深度均随冲击次数而增加;当载荷增加时,在相同的冲击次数条件下,凹痕的外截面直径和凹痕深度也增加.

UHMW-PE两种阻燃体系阻燃行为的研究

通过热分析手段(TGA和DSC)研究了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的红磷阻燃体系和IFR-ZB膨胀型阻燃体系在一定条件下燃烧时的阻燃行为和阻燃机理。结果表明:红磷阻燃体系在UHMW-PE热分解前,就已经起到延缓热分解的作用;IFR-ZB膨胀型阻燃体系在UHMW-PE热分解的同时即开始延缓热分解。

PE–UHMW/MWCNT复合纤维的制备及性能研究

对多壁碳纳米管(MWCNT)进行表面有机化改性处理后,采用向纺丝溶剂中滴加纳米粒子悬浮液的混合方式,制备了超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)/MWCNT复合纤维。通过紫外分光光度计、扫描电子显微镜、热台偏光显微镜分析了MWCNT在基体中的分散情况,并利用X射线衍射、力学性能测试、差示扫描量热分析、热重分析等测试方法对复合纤维的结构及性能进行了表征分析。结果表明,MWCNT分散良好的复合纤维,其力学性能得到了提升,耐热性和耐蠕变性也得到了不同程度的改善。

UHMW-PE凝胶纺丝法的特点

综述了UHMW-PE凝胶纺丝溶液最佳浓度的选择,指出最佳浓度与UHMW-PE的分子量有关;介绍了冷却温度与结晶度的关系、拉伸倍数与纺丝溶液最佳浓度的关系及UHMW-PE凝胶纤维的用途。