超高分子量聚乙烯的研发及应用

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种性能卓越的工程塑料,同众多的聚合材料相比,具有其它工程塑料所无法比拟的耐冲击性、耐磨损性、耐化学药品性、耐低温性、耐应力开裂性、抗粘附能力,优良的电绝缘性、自润滑性及安全卫生等性能,可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料广泛地应用于体育、纺织、采矿、化工、包装、建筑、机械、电气、医疗等领域。本文综述了国内超高分子量聚乙烯生产现状、需求、产品加工和应用情况,并对其以后的发展前景进行了预测。     

直接氟化表面处理超高分子量聚乙烯粘接性能研究

采用直接氟化处理新技术对板材进行了表面处理,明显增强其可粘性,与环氧黏合剂粘接的剪切强度可达4.72 MPa,且氟化处理后样品在室温环境放置1个月后,与环氧粘接的剪切强度基本保持不变.扫描电镜结果显示,氟化后UHMWPE板材表面形貌结构并未发生明显变化.接触角测试发现氟化后UHMWPE表面极性部分明显增加,表面能由30...     

液态氧化法处理超高分子量聚乙烯纤维

用液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理,研究了处理介质、处理时间对超高分子量聚乙烯／环氧复合材料层间剪切强度的影响,用扫描电子显微镜、ＸＰＳ表面元素分析、毛细浸润法测接触角等方法探讨了纤维表面性能处理前后的变化,以及纤维与树脂的界面结合情况。     

超高分子量聚乙烯的红外光谱的特性研究

研究了超高分子量聚乙烯(M_w>1×10⁵)的红外光谱-温度特性.3条非晶谱带(1368、1352和1304cm^-1)的吸收强度均随温度升高而增大,但都比普通分子量聚乙烯增加的小,尤以高于140℃更甚.分子链中次甲基的近程构象序列分布随温度的变化不受分子量的影响,但旁式构象序列分布则随温度升高而增大.升温和降温过程的红外光谱均表明1352和1304cm^-1两谱带随结晶状态的变化比1368cm^-1更敏感.     

热拉伸的超高分子量聚乙烯的晶体结构和力学性能

讨论了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷ－ＰＥ）的熔融一次拉伸和二次拉伸的晶体结构和力学性能．利用ＷＡＸＤ和ＳＡＸＤ测定了拉伸片的晶体取向因子和极图，晶粒尺寸，晶体畸变，长周期等晶体结构．用ＤＳＣ和ＶＥＳ测定热性能和动态力学性能．应力－应变实验测定拉伸片的杨氏模量，断裂强度和伸长．这些实验结果说明ＵＨＭＷ－ＰＥ经二次拉伸能产生正交晶系的伸直链晶体．二次拉伸片由折叠链片晶和伸直链晶体两元结构组成．二次拉伸片的杨氏模量比一次拉伸片有大幅度提高．二次拉伸片的晶体结构和力学性能是在一次拉伸的基础上形成的．     

聚乙烯/超高分子量聚乙烯共混体系相行为的动态流变学研究

研究了高密度聚乙烯(HDPE)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)/UHMWPE、低密度聚乙烯(LDPE)/UHMWPE三种共混物的动态流变性能。从弹性模量、复数粘度、特征频率和松弛时间的对数线性加和性、Cole-Cole曲线、Han曲线以及时温等效原理的分析表明LDPE/UHMWPE共混物在熔体状态是相容的,而LLDPE/UHMWPE和HDPE/UHMWPE共混物在熔体状态下发生分相过程。     

医用超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的研究进展

综述了影响医用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)摩擦学性能的因素,以及改进的方法。总的来说,影响因素有填料的种类、润滑剂、接触面、运动轨迹、操作参数等多种因素。通过物理和化学的方法可以改进其摩擦学性能。     

超高分子量聚乙烯纤维牵伸温度研究

超高分子量聚乙烯纤维只有经过多级牵伸,才能成为高强度、高模量的高性能纤维。在牵伸工艺中涉及到牵伸温度及牵伸倍率两个工艺参数。本文从牵伸温度角度出发,采用多级牵伸得到了高性能聚乙烯纤维,利用强伸仪、DSC等表征手段,系统地研究了各级牵伸温度对超高分子量聚乙烯纤维性能影响规律,探索最佳牵伸温度组合。本项研究表明,牵伸温度直接影响最大牵伸倍率,最终影响到纤维的力学性能,采用三级牵伸可以使纤维力学性能达到较高水平,最佳温度组合为137.5℃—147.3℃—147.3℃,纤维强度32cN.dtex-1。     

超高分子量聚乙烯凝胶／结晶膜中链缠结的Raman研究

为获得超高分子量聚乙烯的超高取向性，利用准稀溶液速冷解缠方法可使λｍ＝４００，力学性能大幅度提高，但距离链的理论强度还有一定差距，ＮＭＲ的相结合研究表明其中仍残存一定量的界面层及非晶部分。从缠经链角度来看，其分子链的解缠并不能达到完全。     

超高分子量聚乙烯模塑板材的抗冲击机制

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有突出抗冲击特性的高性能工程塑料,有关其合成、加工和应用的研究是现今高分子科学的研究热点之一,但是UHMWPE抗冲击的内在机制仍未明确.本文选取黏均分子量约为5×106,悬臂梁双缺口冲击强度分别为54.7, 93.4, 105和152 kJ/m2的4种UHMWPE为研究对象,通过分子结构和凝聚态结构表征,探究了UHMWPE的抗冲击机理.研究发现, 4种UHMWPE具有相同的晶型、接近的结晶度和片晶厚度; UHMWPE在微观上表现出重复性的“延展-断裂”式的抗冲击过程,“延展-断裂”条带的数量和宽度与冲击强度正相关;非晶区的缠结密度与冲击强度呈线性负相关关系,相关性指数高达0.9,即在UHMWPE的合成和加工过程中,控制非晶区的缠结密度对最终制品的抗冲击强度至关重要.     

超高分子量聚乙烯凝胶膜超高取向过程的几个不同阶段

通过Ｘ射线衍射、平板照相、扫描电镜等方法观测超高分子量聚乙烯凝胶／结晶膜取向过程中的结构形态变化，并根据ＰＥ片晶分子动力学模拟结果，提出ＵＨＭＷＰＥ凝胶膜在热拉伸取向过程中明显存在３个不同阶段，即：初期片晶转动或滑移，ｂ轴优先垂直于拉伸方向取向；随着拉伸比增大，片晶的ｃ轴平等于伸方向，同时，分子链的解折叠开始，部分非晶链也进入伸直链区取向，当拉伸比达到极限倍率时，分子链已经接近完全伸展成为比较刚直     

Ultrahigh Molecular mass Polyethylene/ Carbon Nanotube CompositesCrystallization and melting properties

Ultrahigh molecular mass polyethylene (UHMMPE) is filled with carbon nano-tubes (CNTs) by solution in the presence of maleic anhydride grafted styrene-(ethylene-co-butylene)-styrene copolymer (MA-SEBS) as a compatibilizer. The UHMMPE/CNT composites crystallized from melt were prepared at a cooling rate of 20°C min^-1. The melting and crystallization behaviors of UHMMPE/ CNT composites were investigated by differential scanning calorimetry. The results showed that onset melting temperature (T _m) and degree of crystallinity (X _c) of UHMMPE/CNT composites crystallized from solution are higher than those from melt due to the larger crystalline lamellar thickness. The onset crystallization temperature (T _c) of UHMMPE/CNT composites tends to shift to higher temperature region with increasing CNT content in the composites. Tm and Tc of UHMMPE phase in UHMMPE/CNT composites decrease with the addition of MA-SEBS. Moreover, the crystallization rate of UHMMPE phase in UHMMPE/CNT composite is increased due to the introduction of CNTs. MA-SEBS acts as compatilizer, enhances the dispersion of CNTs in the UHMMPE matrix. Thereby, the crystallization rate of UHMMPE phase in UHMMPE/CNT composite is further increased with the addition of MA-SEBS. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

The Isothermal Melting Kinetics of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene Crystals

The isothermal melting behaviors of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with different entangled states (i.e., nascent and melt-crystallized samples) are studied. For two kinds of UHMWPE samples, the result shows that the relative content of survived crystals (X_s) exponentially decreases with time and reaches a constant value. It is suggested that such a melting behavior is related to the observed nonlinear growth of crystals induced by the kinetically rejected entanglements accumulated at the growth front. Additionally, the exponential decay of X_s with time provides a characteristic melting time (τ) for the melting process. Compared to the melt-crystallized UHMWPE, the τ value of nascent UHMWPE is generally longer even in a higher temperature range, which is mainly because the former has a larger entanglement density difference. Furthermore, these observations demonstrate that UHMWPEs with different entangled states have an analogous melting mechanism since they exhibit a similar melting activation energy (≈1300 kJ mol⁻¹).     

在超临界二氧化碳中制备超高分子量聚乙烯多孔微球

以超高分子量聚乙烯作为原料, 在超临界二氧化碳中通过热处理成功制备了聚合物微米球. 微球尺寸符合高斯分布, 并可以控制在较窄范围内, 微球表面多孔且内部中空. 微球的形成是恒温过程和超临界二氧化碳双重作用的结果. 降温过程导致聚合物溶解度降低, 超高分子量聚乙烯分子链析出结晶而形成微球, 内部包裹了少量二氧化碳; 温度进一步降低导致微球内外压力不平衡, 二氧化碳从空心球内部释放形成表面孔洞. 恒温结晶过程除了促使微球结晶度进一步提高外, 还可以使亚稳晶型单斜晶转化为稳定的正交晶.     

超高分子量聚乙烯烧结制品的链缠结调控及其对性能影响

利用新的单中心Ziegler-Natta(Z-N)催化剂,通过干预分子链的生长与聚集行为,可获得低缠结的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生树脂.本研究利用这类低缠结UHMWPE,通过设置不同的烧结温度(Ts)来改变熔体缠结状态,并探讨了链缠结程度对烧结制品结构与性能的影响.实验结果表明TS=220℃下,UHMWPE样品发生显著的复缠,造成高缠结度;而Ts=170℃下,初始低缠结状态能够得以充分保留,从而获得了缠结度具有明显差别的不同样品.示差扫描量热法(DSC)测试表明,在Ts=170℃下,低缠结度有利于在随后等温及冷却结晶过程中生成高熔点(最高达141℃)晶体与高的结晶度(最高达65%).力学测试表明低缠结度制品的综合力学性能显著提升,其中屈服强度提高72%,拉伸断裂强度提升139%,弹性模量提升162%以及断裂伸长率提升36%,实现了同时增强增韧.这就提供了一种从调节链缠结温度实现UHMWPE烧结制品高性能化的新思路.     

Ultrahigh Molecular Weight Ethene Copolymers from Metallocene and Ziegler Catalysts

In this study, ultrahigh molecular weight polyethene homopolymer and copolymer were successfully produced with the metallocene and the Ziegler catalyst system. In case with the metallocene catalyst system, viscosity average molecular weight of the homopolymer was controlled from 2 million to 10 million. Also, the molecular weight of the copolymer was reached up to 6 million. In case with the Ziegler catalyst system, the molecular weight of the copolymer was reached up to 4 million. The transparency of the copolymer by the Ziegler catalyst, with which the copolymer with better uniformity was produced, could be comparable with that by the metallocene catalyst.     

超高相对分子质量聚乙烯纤维

超高相对分子质量聚乙烯是一种重要的高性能纤维 ,本文介绍了该纤维的制备、结构、性能以及应用等方面的研究情况。     

超高分子量聚乙烯膜轴向压缩变形结构的研究

继刚性聚合物经溶液液晶(如芳香族聚酰胺)或熔融液晶(如芳香族聚酯)纺丝制取高性能纤维获得成功后,利用冻胶纺丝等技术制取超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)高性能纤维的研究已取得突破性进展。这类纤维具有伸直链结构,大分子沿材料拉伸方向高度取向和结晶,显示出优异的抗张性能,具有很大的拉伸强度和模量。