纜繩用高強(qiáng)聚乙烯纖維的研制.pdf

1、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯（UHMWPE）纖維具有突出的力學(xué)性能及其他優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于軍事防彈、安全防護(hù)、海洋工程和漁業(yè)等領(lǐng)域。隨著世界各國(guó)對(duì)海洋資源的重視和開(kāi)發(fā)，船用纜繩對(duì)UHMWPE纖維的需求正以前所未有的速度在遞增。然而現(xiàn)有的UHMWPE纖維單絲較細(xì)，單纖維斷裂力較低，使用過(guò)程中易磨毛磨斷。本論文通過(guò)提高紡絲溶液濃度的方法制備單絲粗旦的UHMWPE纖維，在纖維強(qiáng)度略有降低的情況下，大大提高單纖維的斷裂強(qiáng)力，以提高纖維的耐磨性能。

2、
　　本論文采用黏均分子質(zhì)量為1.3×106、1.8×106和4.5×106左右的UHMWPE粉末為原料，使用雙螺桿擠出機(jī)溶脹、溶解和擠出紡絲技術(shù)制備 UHMWPE凍膠纖維，研究了凍膠紡絲工藝及后續(xù)熱拉伸對(duì)UHMWPE纖維黏均分子量的影響，探究了UHMWPE分子量與干凍膠纖維可拉伸性能、成品纖維力學(xué)性能、熱性能、結(jié)晶性能、抗蠕變性能及纖維耐磨性能的關(guān)系。將納米 SiC分散在萃取劑中，在UHMWPE凍膠纖維的萃取過(guò)程中對(duì)纖維進(jìn)行改性

3、，研究了改性前后纖維的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)性能的改變。
　　研究表明UHMWPE纖維凍膠紡絲制備過(guò)程中的分子量降解不可忽視，降解過(guò)程主要發(fā)生在溶解紡絲階段，超倍拉伸過(guò)程中纖維分子量降解趨勢(shì)不明顯；在UHMWPE溶解紡絲階段，控制螺桿轉(zhuǎn)速、紡絲溫度以及紡絲液濃度對(duì)分子量降解影響重大；隨螺桿轉(zhuǎn)速的提高，螺桿剪切作用增強(qiáng)加劇了PE分子的降解，而物料在螺桿中停留時(shí)間變短則減輕了PE分子的高溫?zé)峤到獬潭?，同時(shí)，PE分子的熱降解程度還受其溶解溫度的影響，

4、三者綜合作用下使得螺桿轉(zhuǎn)速和溶解溫度對(duì)纖維分子量的影響較為復(fù)雜；而隨著紡絲液濃度增加，UHMWPE降解趨勢(shì)增大，且螺桿轉(zhuǎn)速提高時(shí)，濃度影響更加明顯；不同初始分子量原料在經(jīng)過(guò)雙螺桿溶脹、溶解和擠出紡絲后，分子量降解率達(dá)20%至90%，嚴(yán)重影響纖維材料的力學(xué)性能；制得UHMWPE纖維的分子量越高時(shí)，纖維可拉伸性能、力學(xué)性能、抗蠕變性能及耐磨性能均提高，纖維熔融峰和結(jié)晶峰變寬，最終熔融溫度和結(jié)晶度變高，而結(jié)晶溫度降低；當(dāng)UHMWPE溶解解纏結(jié)

5、程度不夠使得其分子降解程度較低時(shí)，纖維分子量最高，但纖維表面呈現(xiàn)不均勻突起，纖維拉伸性能變差，各項(xiàng)綜合性能也變差。
　　經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑處理后的納米 SiC在二氯甲烷中分散性與抗團(tuán)聚能力變強(qiáng)，可以通過(guò)萃取階段均勻擴(kuò)散進(jìn)入U(xiǎn)HMWPE凍膠纖維表層或內(nèi)部，且分布均勻；納米SiC萃取改性后的UHMWPE纖維結(jié)晶度變大，熔點(diǎn)略微升高，結(jié)晶溫度變高且晶粒尺寸變小，當(dāng)納米SiC含量為10g/L時(shí)，纖維結(jié)晶性能最好；納米S iC粒子的加入有利于聲