超高分子量聚乙烯纖維的原料比較及抗蠕變性能研究.pdf

1、雖然超高分子量聚乙烯纖維被認(rèn)為是我國首個真正實現(xiàn)工業(yè)化的高性能纖維，但是目前國產(chǎn)UHMWPE纖維制備仍然存在重大技術(shù)難題，一是國產(chǎn)原料綜合性能與進(jìn)口原料仍存在差距，因此目前多數(shù)UHMWPE纖維企業(yè)原料依賴進(jìn)口；二是生產(chǎn)工藝不過關(guān)，纖維各項指標(biāo)與進(jìn)口產(chǎn)品差距較大。近年來，由于市場的細(xì)分，國外用戶對除強(qiáng)度、模量等傳統(tǒng)指標(biāo)之外的其他性能也提出了苛刻的指標(biāo)要求，在其中就包括用于繩索的纖維抗蠕變性能。因此，加強(qiáng)對國產(chǎn)、進(jìn)口原料的比較研究和纖維抗蠕

2、變性能的研究具有理論和實際價值。
　　 本研究選用了國內(nèi)外三種不同UHMWPE原料，采用凍膠紡絲工藝，利用雙螺桿擠出機(jī)制備凍膠原絲，經(jīng)過萃取干燥、熱拉伸后制成UHMWPE纖維。采用Mastersizer2000粒度分析儀、差示掃描量熱儀（DSC）、Instron5969材料萬能試驗機(jī)等儀器對不同原料及其纖維的各項性能進(jìn)行了分析測試。研究結(jié)果表明：原料粒度、分子量等對其溶解過程具有一定影響；凍膠紡絲過程中，高溫條件下進(jìn)口原料的降解

3、明顯高于國產(chǎn)原料，相對分子量發(fā)生明顯下降；由于紡絲過程中原料發(fā)生不同程度的降解，三種纖維的力學(xué)性能存在明顯差異。在本研究條件下，國產(chǎn)原料所得纖維強(qiáng)度、模量以及抗蠕變性能優(yōu)于進(jìn)口原料。
　　 為了提高UHMWPE纖維抗蠕變性能，本研究嘗試?yán)米贤夤廨椪战宦?lián)的方法提高其抗蠕變性能。分別選取了不同生產(chǎn)階段的UHMWPE纖維進(jìn)行紫外輻照交聯(lián)改性，并探究了如纖維在正庚烷中的浸泡時間、交聯(lián)劑（TMPTA）濃度及紫外光輻照時間等因素對交聯(lián)效果

4、的影響，并應(yīng)用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）及Instron5969材料萬能試驗機(jī)等儀器對改性前后纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了測試分析。研究結(jié)果表明：48h為UHMWPE纖維在正庚烷中的最佳浸泡時間：6min為紫外光最佳輻照改性時間；與初生纖維和成品纖維相比，凍膠纖維在相同改性條件下最易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)；經(jīng)過交聯(lián)改性的UHMWPE纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長略有下降，彈性模量和抗蠕變性能有所提高，且纖維表面形貌也發(fā)生明顯改變