高粘度聚丙烯熔紡纖維的制備及其性能研究.pdf

1、高粘度聚丙烯是一種新型高性能纖維。軟化點高，連續(xù)使用溫度可達110~120℃，無毒、成本低。不僅具有耐沖擊、耐化學性等特點，更重要的是高粘度聚丙烯相對于UHMWPE具有較高的硬度和熔點，以及更優(yōu)良的耐熱性(使用溫度更高，大約高30℃)。但由于高粘度聚丙烯的分子量大，熔體粘度大，造成流動性差，熔融紡絲困難。因此對高粘度聚丙烯熔融紡絲的探討和研究具有重要的意義。
　　本論文利用添加有機硅共混改性的方式對高粘度聚丙烯進行潤滑改性。利用F

2、TIR、TG、DSC、POM、XRD、DMA、熔融指數(shù)儀和毛細管流變儀分別研究了有機硅/高粘度聚丙烯體系的作用機理、熱性能、結(jié)晶性能和流動性能；利用EDS能譜儀、微觀接觸角、電子單纖維強力儀、SEM、聲速取向儀研究了有機硅的遷移行為及對高粘度聚丙烯熔紡工藝、纖維拉伸、結(jié)構形貌及力學性能的影響。結(jié)果表明：
　　1. FTIR譜圖表明在1024cm-1與1645cm-1處分別出現(xiàn)了Si-O與酰胺基(-NHCO-)的吸收峰，說明了在機械

3、和熱的作用下高粘度聚丙烯與有機硅發(fā)生了接枝反應。
　　2. TG測試結(jié)果表明，N2下高粘度聚丙烯的熱穩(wěn)定性較空氣下的高，有機硅的加入使高粘度聚丙烯的降解起始溫度提高到了394.0℃。XRD、POM和DSC研究表明有機硅的加入使高粘度聚丙烯的結(jié)晶出現(xiàn)異相成核，誘導了β晶型的生成，增大了結(jié)晶速率，細化了球晶尺寸，有利于獲得較高拉伸倍數(shù)和較強韌性的纖維。
　　3.高粘度聚丙烯是一種假塑性流體，表觀粘度隨著剪切速率的增大而減小，表現(xiàn)

4、出切力變稀的現(xiàn)象，且表觀粘度隨溫度的升高而降低。有機硅的加入使高粘度聚丙烯的熔融指數(shù)由3.9g/10min增加至6.5g/10min，減小了高粘度聚丙烯的表觀粘度，降低了粘流活化能，改善了加工流動性。DMA測試表明有機硅提高了高粘度聚丙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和儲能模量E’，提高了纖維的力學性能。
　　4. EDS和接觸角測試表明，經(jīng)溫度處理后Si元素的分布發(fā)生了變化，有機硅在高粘度聚丙烯中發(fā)生了遷移，使共混樣品的接觸角由99.

5、14°增大至108.8°，提高了高粘度聚丙烯纖維表面的光滑性。有機硅在高粘度聚丙烯的加工中不僅起到了外潤滑的作用，降低了熔融紡絲的溫度和組件壓力，同時也起到了內(nèi)潤滑的作用，提高了纖維的拉伸倍數(shù)和斷裂強度。
　　5.對高粘度聚丙烯進行熔融紡絲，熔紡工藝參數(shù)與拉伸測試表明有機硅的添加降低了高粘度聚丙烯的紡絲溫度，改善了纖維表面破裂和不均勻的現(xiàn)象，提高了初生纖維的拉伸倍數(shù)，并采用一級水浴，二級、三級油浴進行拉伸，得到拉伸倍數(shù)為5.775