超高分子量聚乙烯纤维 第一讲 超高分子量聚乙烯纤维发展概况

冻胶纺是一种新颖纺丝技术,用此法制取超高分子量聚乙烯纤维(UHMW-PE)的工艺过程包括:溶解UHMW-PE在适当的溶剂中,制成半稀溶液,经喷丝孔挤出,以空气或水骤冷纺丝溶液,将其凝固成冻胶原丝。从大分子观点出发,在溶液中聚乙烯大分子处于解缠状态并在冻胶原丝中保持这种大分子的解缠状态。拉伸冻胶原丝使大分子链取向和高度结晶,进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链,从而制得高强、高模纤维。本讲座分以下五讲:第一讲超高分子量聚乙烯纤维发展概况;第二讲超高分子量聚乙烯冻胶纺工艺过程剖析;第三讲超高分子量聚乙烯的溶解和冻胶纺,第四讲聚乙烯冻胶原丝的萃取和干燥;第五讲聚乙烯冻胶原丝的超拉伸。     

超高相对分子质量聚丙烯腈浓溶液的制备

通过高速搅拌剪切，使超高分子对质量聚丙烯腈（ＰＡＮ）冻胶体系中缠结网络结构破坏，粘度降低，提高溶液浓度，以满足纺制高性能冻胶纺ＰＡＮ纤维的需要，当高速搅拌条件为间隙０．２８ｍｍ剪切速率４２０ｒ／ｍｉｎ时，可解除天生缠结，适宜的搅拌剪切条件是制行适合冻胶纺的超高相分子质量ＰＡＮ溶液的关键。     

双螺杆挤出技术在冻胶纺丝工艺中的应用

对双螺杆挤出机用于冻胶纺丝，其结构特性及相关设计多数进行了详细的分析和探讨，同时提出了一些参考建议，经特殊设计加工后的双螺杆挤出机应用在冻胶纺丝工艺上，成功地纺制出高强高模聚乙烯纤维。双螺杆挤出技术用于冻胶纺丝工艺已具备条件并切实可行。     

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)及其加工过程中形态结构的研究

<正> 冻胶纺丝作为一种成形方法在1957年就有人提出,但由于聚合物原料分子量低,所得纤维的性能不能反映“冻胶纺丝法”的特点。而线型聚乙烯可达到的理论模量值-为300GPa,1972年Prof.Pernnings从Shish-Kebab结构中去除Kebab取出Shish测得Shish-     

最新专利

<正>冻胶纺超高相对分子质量聚丙烯纤维的制备及应用本发明涉及一种冻胶纺超高相对分子质量聚丙烯纤维的制备及应用,制备包括:(1)混合超高相对分子质量等规聚丙烯和溶剂,90～190℃溶胀、溶解,配制成聚丙烯溶液;(2)聚丙烯溶液经计量、纺丝组件,在凝固浴中骤冷,形成聚丙烯冻胶丝;(3)冻胶纤维经平衡脱油、萃取、20～80℃热风干燥、多级拉伸,160～200℃热定型后形成聚丙烯纤维成品。该方法工艺简单,无需结晶成核剂,制备的纤维具有高的机械性能,热学性能及低的蠕变率,而且具有高强度模、耐化学腐蚀、使用温度较高等特点。     

超高分子量聚乙烯的溶解研究

PE 冻胶纺是一种新颖纺丝技术,其关键在于选择适当的溶剂对超高分子量聚乙烯(UHWPE)进行均匀溶解,经纺丝获得低缠结的冻胶丝和对冻胶丝进行萃取、干燥以及超倍热拉伸.本工作是采用溶胀 DSC 和溶解试验对 UHWPE 溶解的研究,实验结果表明:①在一定温度范围内对 UHWPE 进行溶胀处理后,可达到均匀溶解的目的;②溶胀温度的范围主要取决于所使用的溶剂,可由 DSC 溶胀图确定;③溶剂的溶解能力可由溶胀试验进行估算。     

冻胶纺PVA纤维拉伸及热处理

用ＤＳＣ，ＤＭＡ和声速仪等研究了热拉伸对冻胶纺ＰＶＡ纤维结构和性能的影响，观察到热拉伸过程中存在在着不同结晶相结构之间的转变，且高强高模纤维的形成与这种转变有关，本文还研究了热处理条件对冻胶纺ＰＶＡ纤维结构和性能的影响观察到加张力热处理不但能提高纤维的断裂强度和初始模量，同时还可能提高其断裂伸长率。     

冻胶纺PVA纤维的拉伸及热处理

用ＤＳＣ、ＤＭＡ和声速仪等研究了热拉伸对冻胶纺ＰＶＡ纤维结构和性能的影响，观察到热拉伸过程中存在着不同结晶相结构之间的转变，且高强高模纤维的形成与这种转变有关；本文还研究了热处理条件对冻胶纺ＰＶＡ纤维结构和性能的影响，观察到加张力热处理不但能提高纤维的断裂强度和初始模量，同时还可能提高其断裂伸长率。     

UHMWPE冻胶纤维除油率的研究及其对成品性能的影响

以白油为溶剂,溶解纺制超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维,并选择低沸点烷烃为萃取剂,研究了UHMWPE冻胶纤维除油率的影响条件及因素,进而讨论了纤维除油率对成品性能的影响,并首次提出了纤维手感的表征方法。结果表明:纤维的除油率随干燥速度的增加而降低,随干燥温度的升高略有增加;萃取强度大、温度高、浴比大,则随时间的延长,冻胶纤维的除油率增加;而且,冻胶纤维除油率高,成品的强度、模量高,手感较好,黏结性相对也好,同样的使用条件下蠕变小。     

高浓度超高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维的萃取工艺

以超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)放流冻胶丝为原料,经过切粒机切碎和静置脱油,得到UHMWPE质量分数15%、20%、25%的冻胶颗粒,经纺丝机纺丝制得相应UHMWPE质量分数的冻胶丝。通过对UHMWPE质量分数不同的3种冻胶纺纤维的萃取温度、萃取时间、超声波功率和预拉伸倍数等影响因素进行研究,发现冻胶纤维萃取后残余含油率随萃取温度升高而减少,温度升高至40℃时,残余含油率变化减缓。随着冻胶纤维UHMWPE质量分数的提高,其结构更加紧密,包含在其中的白油溶剂更加难以去除,需要更高的萃取温度或者更长的萃取时间。此外,加大萃取时施加的超声波功率、预拉伸倍数或者加大萃取液新液补充流量,可以明显提高萃取效果。     

国产PBO纤维的性能及形貌研究

采用扫描电子显微镜、元素分析仪、热分析仪以及复合材料单向环(NOL)法等对国产聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维和东洋纺Zylon纤维的形貌、元素组成、热性能和力学性能进行了比较分析。结果表明:Zylon纤维单丝直径约为12μm,国产PBO纤维直径稍大,约为20μm;Zylon纤维表面较为光滑和致密,国产PBO纤维表面存在微小的浅沟槽;国产PBO纤维的断裂强度最高达5.36 GPa,模量最大为239 GPa,分别比Zylon纤维低7.6%和14.6%,但其NOL环的层间剪切强度最高达26 MPa,比Zylon纤维制备的复合材料高14%;国产PBO纤维与Zylon纤维的组成基本一致,但其耐热性能优异,在氮气中的分解温度大于676℃,在空气中的分解温度大于634℃,分别比Zylon纤维高6℃和23℃。     

超高相对分子质量聚乙烯的性能与纺丝研究

研究了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)的性能,采用冻胶纺丝-超倍拉伸技术,对不同UHM-WPE进行纺丝.制得UHMEPW纤维;通过扫描电镜、广角X射线衍射、声速法、强力仪,对UHMWPE纤维的结构与性能进行研究.结果表明:不同UHMWPE的相对分子质量、粒径分布等物理性能对其的溶胀溶解、以及纺制纤维的性能有较大影...     

塔河油田高温特高盐油藏冻胶堵水剂研究

针对塔河油田高温特高盐缝洞油藏堵水困难的技术难题,通过配方优选获得了一种耐温抗盐选择性堵水冻胶,从微观形貌、亲水性角度分析了耐温抗盐机理,并对其封堵效果进行了评价。结果表明,最优冻胶由聚丙烯酰胺磺酸盐共聚物和低浓度的3种交联剂(苯酚、间苯二酚、六亚甲基四胺)组成,冻胶强度为G级、成胶时间为12 h、130℃、30 d脱水率为8.9%;该冻胶微观网格中的孔洞较小,分布密集,且冻胶骨架粗壮,冻胶中的水易于存留在孔洞中,同时,冻胶中的结合水含量较高,说明冻胶体系对水具有较强的亲和能力,因而冻胶不易脱水失稳;老化30 d后,冻胶经过5 PV地层水的冲刷其残余阻力系数和封堵率仍然分别高于5和80%,由此表明冻胶具有优异的耐冲刷性能和长期封堵能力,有利于延长堵水有效期。该研究填补了塔河油田耐温抗盐选择性堵水冻胶的技术空白,对于塔河油田堵水技术的发展具有重要的指导意义。     

凝固浴温度对超高相对分子质量聚酰胺6冻胶纺纤维结构和性能的影响

以氯化钙为络合剂,采用冻胶纺丝技术制备超高相对分子质量（UHMW）聚酰胺（PA）6纤维,重点研究凝固浴温度对UHMW PA6冻胶纺纤维结构和性能的影响,以期获得高强高模PA6纤维。试验结果表明：在较低凝固浴温度（4～8 ℃）下得到的纤维表面较为光滑;凝固浴温度越低,分子间排列越规整,取向度越好,成品丝条的双折射率越高,越易形成α晶型,结晶度越高,所得纤维的强度和模量也较大。综合考虑力学性能测试结果和室温的影响,凝固浴温度选为8 ℃。     

冷冻注凝制备氮化硅陶瓷基耐高温复合材料

采用硅溶胶冷冻胶凝陶瓷成型技术制备Si3N4/BAS陶瓷复合材料,分析了硅溶胶冷冻胶凝技术原理和特点,并对Si3N4/BAS陶瓷复合材料性能及微观形貌进行了研究。结果表明:该成型方法所获得的坯体干燥无变形无开裂,收缩率小于1%;陶瓷烧结体密度为2.9 g/cm3时,烧结体抗弯强度、弯曲弹性模量、断裂韧性以及洛氏硬度分别为350 MPa、193GPa、6.2 MPa·m1/2和58。该成型技术实现了陶瓷界多年来对先进陶瓷高效、低成本、原位近净尺寸成型的追求。     

水溶维纶

水溶维纶是理想的水溶性纤维，有不同水溶温度、较好强仲度的各具特色的规格品种。其制造方法主要有湿法、干湿法冻胶纺丝及干法等。主要应用领域是造纸、无纺布和纺织，如育苗纸，一次性用布(纸)，刺绣基布，伴纺高支毛、麻纱等，是重要的维纶特色纤维。     

堵水用聚合物冻胶失水研究进展

综述了交联密度、无机盐、温度以及pH值对失水的影响规律与作用机制,探明过交联是冻胶失水的主要原因;总结了抑制冻胶失水的方法,指出添加无机盐助剂是抑制冻胶失水的有效措施,选用新型冻胶体系是解决冻胶失水问题的根本途径;提出了今后冻胶失水问题研究的工作重点。     

堵水用聚合物冻胶失水研究进展

综述了交联密度、无机盐、温度以及pH值对失水的影响规律与作用机制,探明过交联是冻胶失水的主要原因;总结了抑制冻胶失水的方法,指出添加无机盐助剂是抑制冻胶失水的有效措施,选用新型冻胶体系是解决冻胶失水问题的根本途径;提出了今后冻胶失水问题研究的工作重点。     

凝固浴温度对超高相对分子质量聚酰胺6冻胶纺纤维结构和性能的影响

以氯化钙为络合剂,采用冻胶纺丝技术制备超高相对分子质量(UHMW)聚酰胺(PA)6纤维,重点研究凝固浴温度对UHMW PA6冻胶纺纤维结构和性能的影响,以期获得高强高模PA6纤维。试验结果表明:在较低凝固浴温度(4~8℃)下得到的纤维表面较为光滑;凝固浴温度越低,分子间排列越规整,取向度越好,成品丝条的双折射率越高,越易形成α晶型,结晶度越高,所得纤维的强度和模量也较大。综合考虑力学性能测试结果和室温的影响,凝固浴温度选为8℃。     

可动泡沫冻胶体系渗流特征及适用性研究

将泡沫与弱冻胶相结合,制备了可动泡沫冻胶体系。利用MCR302流变仪测定了可动泡沫冻胶的粘弹性和流变性,通过单管和三管渗流实验研究了可动泡沫冻胶的渗流特征与调剖性能,并采用并联岩心驱替法考察了注入时机和渗透率级差对体系调驱效果的影响。结果表明,可动泡沫冻胶体系在剪切速率180 s~(-1)下表观黏度大于200 m Pa×s,具有较好的抗剪切性和粘弹性,且在多孔介质内能自由运移;与普通泡沫相比,可动泡沫冻胶能更好地改善高、中、低渗岩心分流量的差异,且耐冲刷性强,其残余阻力因子10倍于普通泡沫;与刚性泡沫冻胶相比,可动泡沫冻胶的选择性更强,能逐步运移至地层深部,实现深部调驱,避免了对地层的过度伤害;可动泡沫冻胶调驱体系适用于水驱开发中期含水率60%(wt)左右的油藏,同时对渗透率级差在2~13.7的非均质油藏具有较好的调驱增产效果;当渗透率级差达到18.1时,调驱效果变差,低渗岩心采收率大幅度降低。