玻璃微珠填充UHMWPE性能研究

论文摘要

超高分子量聚乙烯有很多优异的性能，但是其耐热性差、强度较弱就限制了它的一些使用范围，本文采用具有保温隔热作用的中空玻璃微珠填充超高分子量聚乙烯，来制备耐热性好、力学性能强的复合材料。通过改变玻璃微珠的含量来研究复合材料的综合性能。本论文采用5%、10%、15%、20%的玻璃微珠质量百分含量来制备玻璃微珠/UHMWPE复合材料。同时，用钛酸酯偶联剂来改性玻璃微珠并将其添加到超高分子量聚乙烯中制备改性后的复合材料。将未改性及改性后的复合材料作性能对比研究。结果表明：随玻璃微珠含量的增大，复合材料的拉伸强度得到提高，经偶联剂改性的复合材料强度在5%含量时达到最大值30.53MPa，比纯超高分子量聚乙烯的拉伸强度高出2.05MPa，比未改性的5%复合材料高0.99MPa。随玻璃微珠含量的增加，屈服强度的变化规律也类似与拉伸强度、断裂伸长率减小、储能模量增大。由此可见玻璃微珠的加入有助于提高复合材料的力学性能。复合材料的热性能从维卡软化点来看其趋势为先增大后趋于稳定，在玻璃微珠含量为10%时，未改性与改性的复合材料的软化点分别为105.2℃、113.2℃，比纯UHMWPE增大20.2℃、28.2℃。再通过DMTA观察其Tg的变化，随玻璃微珠含量增大，Tg的确有所上升，在10%时达到最大，分别为128℃、133℃。通过经偶联剂处理的玻璃微珠复合材料的热性能有较大提高。并且使用不同偶联剂观察其性能的变化发现，使用钛酸酯偶联剂处理的复合材料综合性能更胜一筹。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 超高分子量聚乙烯概述
• 1.1.1 超高分子量聚乙烯的发展
• 1.1.2 超高分子量聚乙烯的特点
• 1.1.3 超高分子量聚乙烯的生产状况
• 1.2 超高分子量聚乙烯结构与性能
• 1.2.1 超高分子量聚乙烯的合成方法
• 1.2.2 超高分子量聚乙烯相对分子质量的测性
• 1.2.3 超高分子量聚乙烯的性能
• 1.3 超高分子量聚乙烯成型工艺
• 1.3.1 超高分子量聚乙烯的熔体特性
• 1.3.2 模压成型
• 1.3.2.1 自由烧结法
• 1.3.2.2 烧结-压制法
• 1.3.2.3 其他模压成型方法
• 1.3.3 挤出成型
• 1.3.3.1 柱塞挤出
• 1.3.3.2 单螺杆挤出
• 1.3.3.3 双螺杆挤出
• 1.3.3.4 螺杆/柱塞二次挤出
• 1.3.4 其他成型方法
• 1.4 超高分子量聚乙烯的化学改性
• 1.5 超高分子量聚乙烯的物理改性研究
• 1.5.1 共混改性
• 1.5.2 填料改性
• 1.5.3 自增强改性
• 1.6 超高分子量聚乙烯的应用
• 1.7 填料及其改性研究
• 1.7.1 填料
• 1.7.2 偶联剂
• 1.7.3 填料改性超高分子量聚乙烯应用实例
• 1.8 论文研究的目的和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料与设备
• 2.1.1 实验原料及药品
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 预处理
• 2.2.2 混合
• 2.2.3 干燥
• 2.2.4 模压成型
• 2.2.5 冷却
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 红外光谱测试
• 2.3.2 拉伸性能测试
• 2.3.3 DSC测试
• 2.3.4 维卡软化温度测试
• 2.3.5 动态力学分析
• 2.3.6 扫描电镜分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 玻璃微珠红外光谱分析
• 3.2 复合材料的力学性能
• 3.2.1 拉伸强度
• 3.2.2 屈服应力
• 3.2.3 断裂伸长率
• 3.3 复合材料的动态力学热分析
• 3.4 玻璃微珠含量对UHMWPE热性能的影响
• 3.4.1 维卡软化温度
• 3.4.2. 扫描电镜分析
• 3.5 玻璃微珠/UHMWPE的结晶行为
• 3.6 不同偶联剂对玻璃微珠/UHMWPE 复合材料性能的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师简介
• 附录