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。

不同改性方法对超高分子量聚乙烯纤维蠕变行为的影响

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维因其优异的性能广泛应用于多个领域,但其在长时间负载下易蠕变的问题限制了其更广泛的应用。关于PE-UHMW纤维的研究多关注于纤维本身的蠕变性能优化,对蠕变过程和蠕变行为讨论较少。通过石墨烯共混改性和支化改性两种方法制备得到了不同性能的耐蠕变纤维样品,通过力学性能表征、40%断裂载荷下3 h的蠕变测试和差示扫描量热(DSC)测试,探讨了不同纤维的蠕变行为和对应的蠕变机理。实验对比了常规纤维、掺杂不同含量石墨烯的PE-UHMW纤维以及不同支化度的PE-UHMW纤维和商业耐蠕变纤维Dyneema DM20纤维,研究发现,共混改性和支化改性均能提高PE-UHMW纤维的耐蠕变性能,但表现出不同的蠕变行为和机理。石墨烯的添加能够有效降低PE-UHMW纤维的初始蠕变量,尤其是在石墨烯质量分数为8%时,纤维的蠕变变形减少了37.6%,当石墨烯质量分数大于8%后,初始蠕变量反而增加;支化改性对纤维蠕变性能的影响主要体现在恒定载荷下的抗形变能力。包含支链的纤维初始蠕变量要大于未改性纤维,但其在第二阶段的蠕变速率显著降低,显示出更好的耐蠕变性能。通过对蠕变曲线进行时间外推验证了改性纤维在长期载荷下的稳定性。石墨烯共混改性使纤维的DSC吸热峰值升高至146℃以上,支化改性纤维则展现3个独立吸热峰,表明支链引入新的微观结构。最后讨论分析了不同改性方法对PE-UHMW纤维蠕变行为的影响机制。

阻燃型超高分子量聚乙烯研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为一种重要的工程塑料,广泛应用于医疗器械、军工防护、电池、建筑工程、运动器材等多个领域。因其分子链只含有碳氢结构,导致阻燃性差,在一定程度上制约了其应用领域。文章首先简要介绍了UHMWPE的燃烧机理和阻燃策略。随后,综述了目前国内外研究制备阻燃型UHMWPE的现状。研究表明,共混法阻燃效果良好,无卤阻燃和绿色环保是当前和未来发展的主导方向。基于茂金属催化剂原位制备阻燃UHMWPE的方法潜力巨大,为UHMWPE这类难加工产品的改性提供了新策略。

UHMWPE/HDPE共混物的流动性及力学性能的研究

采用不同MFR的HDPE与UHMWPE进行熔体共混。结果表明UHMWPE/HDPE共混物流动性和力学性能的变化受体系组成、熔体粘度比等因素的影响较大。HDPE的MFR过高、过低或用量过多 ,均不利于共混物流动性及综合力学性能的改善。当HDPE作为分散相时 ,易于实现向UHMWPE高粘弹粒子的渗透、分散及结合 ,共混物的MFR及拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率均比UHMWPE有提高 ,共混物表现出协同效应 ;当UHMWPE为分散相或二者熔体粘度比差异过大时 ,混合效果变差 ,共混物综合力学性能下降 ;在某些中间配比下 ,二者表现出增链缠结效应 ,共混物MFR明显降低。

流动改性剂对UHMWPE流动及磨损性能的影响研究

研究了聚乙烯(LDPE、HDPE)、聚丙烯(PP)及尼龙(PA)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)流动及磨损性能的影响,发现流动性越好的聚乙烯对UHMWPE流动性改进越大,且加入比例越高,共混物的流动性越好;当HDPE组分小于50％时,对UHMWPE磨损性能影响很小,而LDPE则大大损害了共混物的磨损性能。均聚PP比共聚PP对UHMWPE的流动性改进更大,但使其磨损性能大大降低。PA含量在40%以下对UHMWPE的流动性改进不大,对磨损性能影响也很小。

超高分子量聚乙烯改性聚丙烯

本文采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为PP的改性剂，讨论了不同比例、不同混炼、成型方式和不同型号PP对合金性能的影响。结果表明，UHMWPE对PP具有显著的增强、增韧效果，尤其对含有乙烯键节的共聚型PP更为突出，其冲击强度、断裂伸长率在配比为100／25时达到57．6kJ／m2和559．3％，分别比树脂提高一倍多和接近两倍；拉伸强度在配比为100／10时出现一峰值42．4MPa，比PP纯料提高约15Mpa;亚微态研究进一步证实双辊开炼机对UHMWPE／PP的混炼效果优于单螺杆挤出机。流变实验发现剪切速率为103s(-1)，升温可较好地改善配比为100／10的合金的加工流动性。

UHMWPE/HDPE共混体系同向双螺杆挤出成型

研究了采用同向旋转双螺杆挤出机连续挤出超高相对分子质量聚乙烯与高密度聚乙烯共混体系的制品成型。讨论了物料在螺杆中的输送特征、螺杆元件组合、生产工艺条件及模具结构等对产品质量的影响。

改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

通过添加聚丙烯(PP)和交联聚丙烯(PP-X)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性,研究了UHM-WPE及其共混物的摩擦磨损性能。结果表明,在200 r/min滑动速度下,当PP或PP-X的质量分数为30%时,UHM-WPE/PP的摩擦因数降至0.13,降幅达38.1%,磨痕宽度降至5.05 mm;UHMWPE/PP-X的摩擦因数降到0.12,降幅达42.9%,磨痕宽度则降至4.50 mm,UHMWPE/PP-X具有更优异的摩擦磨损性能。负载增大,UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能降低。磨损时间小于60 min,UHMWPE及其共混物的摩擦因数和磨痕宽度变化不大;超过60min,摩擦因数和磨痕宽度均增大,UHMWPE/PP-X的增幅最小。高速滑动下UHMWPE/PP-X的摩擦磨损性能最高。

超高分子量聚乙烯的改性研究

通过添加PP和自制交联聚丙烯(PP-X),使用双辊开炼和Haake密炼的方法对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性,并通过万能材料试验机、熔体流动速率仪和摩擦磨损试验机等系统研究了UHMWPE、UHMWPE/PP、UHMWPE/PP-X的力学性能、熔体流变性能及摩擦磨损性能等。结果表明,当PP和PP-X的质量分数小于等于30%时,UHMWPE的力学性能得到了一定程度的改善,熔体流动性能增加,摩擦磨损性能有较大提高。

UHMWPE/流动改性剂共混物的流动性能与冲击性能研究

以超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) /烯烃类流动改性剂 (FM4 )为共混改性的研究对象 ,讨论了不同含量的FM4对共混物性能的影响。结果表明 ,在高剪切速率下FM4对共混物的流动性能有很大的改善 ,使共混物的挤出成型成为可能 ;UHMWPE/FM4配比为 85 /15的共混物有非常优异的冲击性能 。

有机/无机复合载体负载复合催化剂生产聚乙烯共混物的共混性质

引言聚乙烯共混物通常由不同分子量、不同支化度的两种聚乙烯级分＂掺混＂形成,广泛应用于改善聚乙烯产品的加工和使用性能[1-2]。聚乙烯共混物的熔融态和固态混合是否均一,是提高产品加工和使用性能的关键因素之一[3]。获得聚乙烯共混物的主要方法为机械共混法和反应共混法,

UHMWPE/流动改性剂共混物的结晶形态研究

采用Haake转矩流变仪制备了超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)与流动改性剂 (FM4 )的二元共混物 ,并通过差示扫描量热法和广角X射线衍射图谱对共混物的结晶形态进行了研究。结果表明 ,在二元共混物中 ,UHMWPE与FM4之间形成了共结晶 ,通过计算发现共混物的结晶度随FM4含量的增加而提高 ;并利用共混物的结晶形态对其力学性能进行了分析。

UHMWPE/PP的共混改性

采用自行配制的解缠剂Jc 3降低UHMWPE的熔体粘度,并用机械共混的方法进行加工,从而实现PP与UHMWPE之间的均匀共混,以改善共混体系的力学性能。研究了原料配方及加工工艺对共混体系力学性能的影响。结果表明:解缠剂能够有效改善共混体系的混合程度;UHMWPE的用量和Jc 3的用量对共混物力学性能有不同的影响;采用先开炼再挤出而后注射的加工工艺得到的制品力学性能较好。

热拉伸过程中PE–UHMW/PE–HD共混纤维的晶体结构演变

将超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)与高密度聚乙烯(PE–HD)按照质量比为6︰4进行共混熔融纺丝,并对初生丝进行高倍热拉伸制得PE–UHMW/PE–HD共混纤维。利用广角X射线衍射、差示扫描量热、声速取向试验等方法研究了PE–UHMW/PE–HD共混纤维在热拉伸过程中的晶体结构演变过程。研究显示,随着热拉伸过程的进行,纤维的分子链沿纤维的轴向取向度逐渐增加,熔融峰温度逐渐升高,结晶度逐渐增加;沿径向的晶粒尺寸逐渐减小,而沿轴向的晶粒尺寸逐渐增加,即形成了更细长的晶粒;晶体的取向度逐渐增加。当拉伸倍数由1增大至6时,上述现象变化显著,当拉伸倍数由9增至15时,上述现象变化缓慢。与PE–HD共混后的纤维结晶度、晶体取向度和分子链取向度更高,晶粒更加细长。

超临界CO_2改性UHMWPE/PP共混物性能的研究

采用超临界CO2作为增塑剂,与聚丙烯(PP)结合对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行挤出共混,分析超临界CO2对其性能的影响。结果表明:随着螺杆转速的增加,共混物的拉伸强度呈下降趋势,冲击强度随着螺杆转速的增加呈现先降低后升高的趋势。有超临界CO2条件下的共混物的力学强度值均高于无超临界条件下的。SEM照片显示,超临界CO2的加入使UHMWPE/PP共混物的界面模糊,相容性增加,且超临界CO2使共混物中出现少量的微孔,从而使制品密度降低但并没有影响其力学性能。DSC表征说明,超临界CO2的加入可以使共混物的结晶度增加。

UHMWPE/LLDPE/HBP共混体系流变行为研究

为改善超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的加工流变性,将超支化聚酯酰胺(HBP)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)与UHMWPE共混,研究了不同比例UHMWPE/LLDPE/HBP共混体系的流变行为。结果表明:UHMWPE/LLDPE/HBP共混体系熔体表观粘度随HBP质量分数的增加而减小;共混体系非牛顿指数<1,为典型的切力变稀流体;当剪切速率为10 s-1时,共混体系的粘流活化能较小;结构粘度指数随HBP质量分数增加而下降,随UHMWPE粘均相对分子质量增加而增大。

TPU与CPE、HPVC共混物的研究

以CPE和CPE/HPVC为改性剂 ,用熔融共混的方式对TPU的共混体系进行了系统的研究。对TPU/CPE和TPU/CPE/HPVC共混体系的力学、耐寒及流变性能进行了测试及分析。实验结果表明 :CPE及CPE/HPVC的加入 ,虽使体系的力学性能有所降低 ,但能明显改善TPU的加工性能 ,并且基本保持了TPU优异的耐寒性。

UHMWPE/PEG共混方式及配比对UHMWPE缠结行为及性能的影响

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是常用的高性能聚合物。由于高黏度的影响,极大地限制了其加工成型与应用。聚乙二醇(PEG)具有高流动性,被广泛用来改善UHMWPE的流变行为,但复合材料中添加相的分散效果对材料的性能有重要影响。采用干粉混合、溶液混合、熔融挤出共混等方式制备了不同配比UHMWPE/PEG复合材料。基于熔融拉伸实验研究了共混方式及配比对UHMWPE缠结行为及性能的影响。结果表明,PEG的加入降低了复合材料的链缠结密度。三种混合方式中,加入5%PEG时干粉混合与挤出混合解缠作用较明显,链缠结密度均降低26%左右。

HIPS/UHMWPE/UFPP共混体系流动性能的研究

考察了UHMWPE、UFPP含量对HIPS/UHMWPE/UFPP共混体系流动性能的影响,给出了组分含量、温度、剪切力与体系熔体指数之间的定量关系。

合成纤维与钢纤维对超高性能混凝土的影响研究

为降低超高性能混凝土的生产成本,以合成纤维替代钢纤维是一种有效途径。基于胶砂试验,分析了不同长度和类别合成纤维对超高性能混凝土流动性与力学强度的影响,结果显示,高强度合成纤维不利于超高性能混凝土流动,但可有效提高抗折强度和抗压强度。对钢纤维与超高分子质量聚乙烯纤维混凝土开展了弯曲韧性试验,结果表明超高分子质量聚乙烯纤维具备增韧效果。