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為是我國首個真正實現工業(yè)化的高性能纖維，但是目前國產UHMWPE纖維制備仍然存在重大技術難題，一是國產原料綜合性能與進口原料仍存在差距，因此目前多數UHMWPE纖維企業(yè)原料依賴進口；二是生產工藝不過關，纖維各項指標與進口產品差距較大。近年來，由于市場的細分，國外用戶對除強度、模量等傳統(tǒng)指標之外的其他性能也提出了苛刻的指標要求，在其中就包括用于繩索的纖維抗蠕變性能。因此，加強對國產、進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。
　　 本研究選用了國內外三種不同UHMWPE原料，采用凍膠紡絲工藝，利用雙螺桿擠出機制備凍膠原絲，經過萃取干燥、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材料萬能試驗機等儀器對不同原料及其纖維的各項性能進行了分析測試。研究結果表明：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，高溫條件下進口原料的降解

3、明顯高于國產原料，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，三種纖維的力學性能存在明顯差異。在本研究條件下，國產原料所得纖維強度、模量以及抗蠕變性能優(yōu)于進口原料。
　　 為了提高UHMWPE纖維抗蠕變性能，本研究嘗試利用紫外光輻照交聯的方法提高其抗蠕變性能。分別選取了不同生產階段的UHMWPE纖維進行紫外輻照交聯改性，并探究了如纖維在正庚烷中的浸泡時間、交聯劑（TMPTA）濃度及紫外光輻照時間等因素對交聯效果

4、的影響，并應用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）及Instron5969材料萬能試驗機等儀器對改性前后纖維的結構與性能進行了測試分析。研究結果表明：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)生交聯反應；經過交聯改性的UHMWPE纖維斷裂強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