熔纺UHMWPE纤维的拉伸机理和工艺探讨

熔融纺丝法制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的拉伸机理和工艺,对于熔纺UHMWPE纤维最终力学性能具有重要影响.文章分析了熔纺UHMWPE纤维的微观结构和拉伸机理,探究了拉伸温度、拉伸速率、拉伸倍数等工艺参数设置对熔纺UHMWPE纤维最终力学性能的影响,介绍了近年来熔纺UHMWPE纤维的拉伸工艺实践,提出了熔纺UHMWPE纤维的拉伸工艺未来有望在拉伸温度、拉伸速率、拉伸倍数等工艺参数创造更多组合方式,实现纤维各项性能的提升.     

酸碱处理对超高相对分子质量聚乙烯纤维纸性能的影响

采用湿法成形工艺制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维纸,并分析了不同酸、碱处理条件对UHMWPE纤维纸性能的影响。结果表明,随着酸、碱质量分数及相应处理时间的增加,UHMWPE纤维纸的抗张强度保留率呈现下降趋势,质量分数30%H_2SO_4和质量分数20%NaOH分别处理6 h后,UHMWPE纤维纸抗张强度保留率均在90%以上,处理48 h后,UHMWPE纤维纸抗张强度保留率保持在80%以上,且质量分数30%H_2SO_4处理48 h后UHMWPE纤维纸被氧化出现了羰基、羟基等活性基团,质量分数20%Na OH处理48 h后活性基团出现不明显,表明酸处理更适合做UHMWPE纤维纸的改性处理。     

氧气等离子体预处理对UHMWPE/PANI复合纤维导电性能的影响

采用原位聚合法制备了UHMWPE/PANI复合导电纤维。为提高复合纤维的电导率,采用了氧气等离子体对UHMWPE纤维进行预处理,研究了处理时间、反应功率和氧气压强等因素对复合纤维导电效果的影响,并用扫描电镜观察了等离子处理对UHMWPE纤维表面形貌的影响。结果表明：氧气等离子预处理增大了UHMWPE纤维的粗糙度,提高了其表面能,UHMWPE/PANI复合纤维的电导率增大,在功率90W,压强40Pa的处理条件下处理2min,复合纤维的电导率可以达到0.18S/cm。随着等离子体处理时间的延长、反应功率的提高及氧气压强的增大,复合纤维的电导率均呈现先增大后减小的趋势。     

UHMWPE复合纱的纺制及性能测试

UHMWPE纤维具有较高的比强度和比模量,但纤维吸湿性差。文章以黏胶短纤维为外包纤维,UHMWPE短纤纱(14.75 tex)及长丝(16.67 tex)为芯丝分别纺制34 tex包芯纱。以黏胶短纤维为中间纤维,UHMWPE短纤纱(14.75 tex)及长丝(16.67 tex)为包缠纤维分别纺制34 tex赛络菲尔纱。通过改变UHMWPE短纤纱或长丝与须条的间距优化赛络菲尔纱的性能,并对成纱性能进行测试和对比分析。结果表明:相同线密度纱线,以UHMWPE长丝为芯丝或包缠纤维所纺的包芯纱和赛络菲尔纱除断裂伸长率外,在强度、条干及毛羽方面均优于以UHMWPE短纤纱为芯丝或包缠纤维所纺的包芯纱和赛络菲尔纱。在纺制赛络菲尔纱时,UHMWPE短纤纱与须条的间距以8 mm为较优,UHMWPE长丝与须条的间距以6 mm为较优。     

超高分子量聚乙烯纤维染色研究进展

本文以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为对象,针对UHMWPE纤维结晶度极高、缺乏染色基团的难题,从原液着色法、常规染料染色法、特定染料结构开发、特殊染色工艺等方面着重介绍了目前国内外对UHMWPE纤维染色的研究进展。     

高疏水染料结构对超高分子量聚乙烯纤维染色性能的影响

为解决超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维难以上染的问题,筛选出结构平面性良好的高疏水染料对UHMWPE纤维进行染色。通过染色后纤维K/S值、染料与纤维的亲和力、分配系数、染色热和染色熵等热力学参数的测定,研究了高疏水染料结构中疏水基团数目及其链长、硝基等强极性基团对纤维染色性能的影响规律,并分析了染料溶解度参数对其与纤维染色性能之间的相关性。结果表明:高疏水染料对UHMWPE纤维染色可获得高表观深度;染料的疏水性及其溶解度参数是影响其对UHMWPE纤维染色性能的重要因素;就染料母体结构而言,偶氮结构较蒽醌结构对UHMWPE纤维易于获得良好的染色性能。     

等离子体处理工艺对UHMWPE纤维拉伸性能的影响

以1 600 D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为原料,采用APP-350型常压等离子体混合处理设备对纤维进行表面处理,处理工艺包括电压(150、175、200 V)和时间(60、70、80、90、100、110 s);以水性聚氨酯(PU)、无水乙醇组成树脂体系,与处理前后的UHMWPE纤维复合制成UHMWPE/PU复合材料。利用Instron 3385H型万能材料试验机对处理前后的UHMWPE纤维及复合材料进行拉伸性能测试,重点分析了等离子体处理工艺(电压、时间)对UHMWPE纤维拉伸性能的影响规律。采用KYKY-2800B型SEM观察纤维的微观形貌变化。通过JC2000C型接触角测量仪测试纤维的接触角。结果表明:等离子体处理对UHMWPE纤维表面有明显的刻蚀作用;纤维接触角与拉伸性能均随着电压、时间的增加而下降;等离子体处理的UHMWPE/PU复合材料的拉伸性能明显好于未经处理的复合材料。     

UHMWPE纤维及其非织造复合材料的制备与应用

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维是继碳纤维、硼纤维、芳纶之后的第四大高强纤维。文章综述了UHMWPE纤维的发展情况、生产工艺、性能、非织造复合材料的加工方法及二者的应用。     

DSM Dyneema:高性能聚乙烯纤维展望

研究用户的新需求对拓宽超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的应用(如个人安全、深海探索、帆船比赛)有很大作用。超高相对分子质量聚乙烯纤维的商业化生产已超过35年。荷兰DSM Dyneema公司在全球UHMWPE纤维市场上占主导地位,主要生产UHMWPE及其上游聚合物,最近已加大投资开发各种Dyneema纤维的特种用途。介绍了最近刚实现商业化生产的3种UHMWPE纤维:用于防弹产品的超高强高模纤维,用于近海平台永久系泊缆绳的超低蠕变纤维,以及用于防护手套的高防切割纤维。     

超高分子量聚乙烯纤维耐酸碱性能测试方法探讨

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维具有优异的耐化学腐蚀性能,应用领域较多,因此,其耐酸碱性能的正确表征和评价尤为重要。文章设计了一套能保证UHMWPE纤维不会受到其他因素导致的强力损伤以及具有稳定的酸碱处理环境、酸碱处理条件的UHMWPE纤维酸碱处理装置,分析了浓度、温度、时间等酸碱处理影响因素,设置出行之有效的参数,得出一套可行的试验方案,建立了一种适用于UHMWPE纤维的耐酸碱性能测试方法和评价体系,为国产UHMWPE纤维检测标准化体系的建设提供参考。     

超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是上世纪80年代开发出的一种新型高性能纤维。与其它纤维相比,UHMWPE纤维具有密度小、强度高、模量高、耐切割、耐腐蚀、耐化学药剂等特点,被广泛应用在绳索、防弹衣、航空航天等领域。本文测定与分析了不同规格UHMWPE纤维的结构与性能,结果表明:UHMWPE纤维的结晶度较高,在60%以上;在145℃会发生熔融,当温度到达500℃时,纤维会完全分解;单纤维的断裂伸长率在5%左右,断裂强度可达30cN/dtex,初始模量可达800cN/dtex;纤维在受到恒定外力作用时,很容易发生变形,抗蠕变性能比较差。     

UHMWPE／LLDPE冲击性能与界面强度关系研究

超高分子量聚乙烯（Ultra—highmolecularweightpolyethylene,UHMWPE）纤维因其高强高模、断裂伸长适中、低密度、高应变波速等优点,成为目前抗冲击领域中应用的一种最有竞争力的高性能纤维。文章探讨了UHMWPE纤维增强线性低密度聚乙烯（LLDPE）复合材料的制备工艺,并对其抗冲击性能进行研究。通过分析不同数值体积含量UHMWPE／LLDPE复合材料抗冲击性能,建立UHMWPE／LLDPE复合材料抗冲击性能与其纤维／树脂界面粘接强度的之间的联系。     

超高分子质量聚乙烯纤维分散染料染色性能

为解决染料难以对超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维上染的问题,筛选具有超高疏水、良好结构平面性的甲基黄分散染料对UHMWPE纤维进行染色,并探讨其染色性能。讨论了染色温度、时间、分散剂(AEO-9)用量及p H值等因素的影响,测定了甲基黄染料对UHMWPE纤维的染色动力学与热力学行为。结果表明,甲基黄染料对UHMWPE纤维具有良好的染色性能,其优化工艺为:染色温度130℃,分散剂用量0.3%,时间60 min,p H值5,此时染色所得纤维各项色牢度均达到3~4级以上;通过拟合计算甲基黄染料对UHMWPE纤维吸附等温线类型为Nernst型吸附,半染时间为24.34 min,130℃时的扩散系数为5.21×10-17m2/s,标准亲和力约为5.56 k J/mol。     

UHMWPE纤维的表面改性研究进展

文章论述了UHMWPE（超高相对分子质量聚乙烯）纤维表面改性的几种方法：化学试剂处理法、等离子体处理法、电晕放电处理、辐射引发表面接枝处理等；分析了这些方法的改性原理及取得的效果和工业化进展，提出了UHMWPE纤维表面改性的可能发展方向。     

熔体法纺制中高强UHMWPE纤维的研究

通过对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)原料进行改性,研究了水浴温度、拉伸比对UHMWPE纤维力学性能的影响。当水浴温度为90℃、热空气温度为110℃、热箱温度为115℃,总拉伸倍数约为22倍时,UHMWPE纤维力学性能较好。通过提高UHMWPE的有效拉伸倍数能够增加纤维的强度。     

超高分子质量聚乙烯纤维的研究现状与展望

介绍了超高分子质量聚乙烯纤维(UHMWPE)的国内外研究现状、应用领域,并展望了UHMWPE的应用及研究前景,提出了进一步的开发及应用建议。     

超高分子量聚乙烯纤维的热力学稳定性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维熔点低、易蠕变等不足,以油田井下作业环境为测试条件,研究了UHMWPE纤维在干热和湿热状态下的力学稳定性能,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电子能谱分析仪,表征并分析了UHMWPE纤维的热学性能和微观结构。结果表明:UHMWPE纤维表面在热和处理液的刻蚀作用下产生明显的沟槽;在相同的温度下处理,湿热状态下纤维的力学性能损失比干态下小,尤其在70 ℃下湿热连续处理30 d,纤维强力下降率基本控制在6%以内;对纤维进行干热处理,当温度接近纤维熔点时,随着温度的升高,纤维强力下降明显,140 ℃下干热处理1 h,强力最大下降率达19.87%。     

冷却温度对聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯共混中空纤维膜结构与性能的影响

针对聚偏氟乙烯(PVDF)膜强度与渗透性能难以同步提高的问题,以矿物油和邻苯二甲酸二丁酯为复合稀释剂,通过热致相分离法制备了PVDF/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)共混中空纤维膜,探究不同冷却温度对膜形貌及孔结构的影响,并通过气通量、水通量及拉伸强力测试表征了中空纤维膜的渗透性能与力学性能。结果表明:原纤状UHMWPE增加了PVDF球晶聚集体的连接性;冷却温度对共混中空纤维膜的结构与性能影响显著;随着冷却温度的升高,PVDF/邻苯二甲酸二丁酯和UHMWPE/矿物油的相分离与结晶时间均延长,纤维膜的平均孔径和孔隙率增加,渗透性能改善,但大孔的出现和UHMWPE原纤数量的减少使纤维膜的力学性能下降。     

UHMWPE纤维立体成形针织复合材料的设计制作

采用333.33 tex/2 760 f的UHMWPE纤维编织立体成形针织物增强体,结合E-44环氧树脂和650聚酰胺树脂制作复合材料模型。结合编织试验,确定雷达罩、火箭、潜艇等模型的立体成形针织物编织参数,详细阐述模型规格、工艺设计要点、编织工艺等。通过手糊方式将环氧树脂涂覆于编织好的UHMWPE纤维立体成形针织物表面,制造出UHMWPE纤维立体成形针织物与环氧树脂复合材料模型,包括雷达罩模型、火箭模型、潜艇模型以及其他立体结构模型,为立体成形复合材料的研究提供参考。     

相同紧度的Kevlar纤维织物与UHMWPE纤维织物的防刺性能对比

分别采用Kevlar纤维纱线、UHMWPE纤维纱线为原料,通过平纹组织,制备Kevlar纤维织物和UHMWPE纤维织物,并对其静态防割性能和动态防刺性能进行测试。结果表明,相同紧度的Kevlar纤维织物的静态防割性能和动态防刺性能均优于UHMWPE纤维织物,两类织物的纬向静态防割性能均优于经向,两类织物对刀具穿刺破坏的响应时间相近。