熔体纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维

论文摘要

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维是有机柔性链的高性能纤维,具有高度取向伸直链结构的高强、高模纤维。由于其优越的性能而被广泛应用在工业及一些特殊领域。本课题选用纳米级蒙脱土（MMT）来制备超高分子量聚乙烯/蒙脱土（UHMWPE/MMT）纳米复合材料,蒙脱土以其独特的结构增加了超高分子量聚乙烯的流动性。将纳米复合材料通过小型挤出机,进行熔体挤出并预牵伸得到初生丝,各区段温度依次为160℃、230℃、270℃、260℃；在自行设计制造的实验纺丝机上制备出纤维,并对拉伸温度、拉伸倍率以及停留时间对纤维性能的影响进行了研究。运用单丝强力仪、扫描电子显微镜（SEM）对纤维力学性能、形态结构进行研究；采用了采用X-射线衍射（XRD）、差式扫描量热仪（DSC）等手段对纤维的结晶度、熔融等性能进行了表征与测试。试验结果表明：从拉伸条件研究,纤维强度随拉伸温度以及拉伸倍率变化的趋势中,强度出现一极大值。拉伸温度为85～90℃和拉伸倍率为15倍分别是纤维最佳拉伸温度与倍率。同时纤维在拉伸过程中存在一个最佳的甬道停留时间,纤维的停留时间受热拉伸介质的影响,不同的介质其最佳停留时间也不同,主要决定于它的传热速度。微观结构分析表明拉伸后得到的纤维熔点、结晶度都得到了提高,并且熔体纺丝法制备的超高分子量聚乙烯纤维的结构特征与凝胶纺丝法的相似。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 UHMWPE纤维的取向增强机理
• 1.3 UHMWPE纤维的生产方法
• 1.4 国内外UHMWPE纤维的发展概况
• 1.5 UHMWPE/MMT复合材料的研究
• 1.6 本课题的研究内容及意义
• 2 实验材料与实验方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 UHMWPE纤维的制备
• 2.4 测试与表征方法
• 3 拉伸温度对纤维性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 温度对纤维强度的影响
• 3.3 不同温度下的纤维扫描电子显微（SEM）图
• 3.4 小结
• 4 拉伸倍率对纤维性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 拉伸倍率对纤维强度的影响
• 4.3 不同拉伸倍率下的纤维扫描电子显微（SEM）图
• 4.4 小结
• 5 停留时间对纤维性能的研究
• 5.1 前言
• 5.2 停留时间对纤维强度的影响
• 5.3 不同停留时间下的纤维扫描电子显微（SEM）图
• 5.4 小结
• 6 UHMWPE纤维结构和形成机理研究
• 6.1 DSC分析结果
• 6.2 XRD分析结果
• 6.3 UHMWPE纤维形成机理研究
• 6.4 小结
• 7 主要成果和结论
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献