新聞中心
聯(lián)系我們
山東東方管業(yè)有限公司
手機：15020327769
電話：0539-2753351 2753158
傳真：0539—2753351
郵箱：sdeastpipe@163.com
地址：中國、山東、臨沂、沂水
手機：15020327769
電話：0539-2753351 2753158
傳真：0539—2753351
郵箱：sdeastpipe@163.com
地址：中國、山東、臨沂、沂水
相關(guān)文章
詳細信息
您現(xiàn)在的位置：首頁 > 新聞中心
超高分子量聚乙烯力學(xué)性能與可紡性研究
信息來自:超高分子量聚乙烯intoedu.cn 發(fā)布日期：2013-2-7 瀏覽次數(shù)：105
導(dǎo)讀： 超高分子量聚乙烯是分子量大于150萬的聚乙烯，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，利用超高分子量聚乙烯制備的纖維是世界三大高性能纖維之一，其比強度和比模量更是優(yōu)于碳纖維以及芳綸纖維。目前國內(nèi)超高分子量聚乙烯纖維級原料的表征以及可紡性研究還未見報道。作為制備超高分子量聚乙烯纖維的原料，超高分子量聚乙烯粉料的性能研究至
超高分子量聚乙烯是分子量大于150萬的聚乙烯，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，利用超高分子量聚乙烯制備的纖維是世界三大高性能纖維之一，其比強度和比模量更是優(yōu)于碳纖維以及芳綸纖維。目前國內(nèi)超高分子量聚乙烯纖維級原料的表征以及可紡性研究還未見報道。作為制備超高分子量聚乙烯纖維的原料，超高分子量聚乙烯粉料的性能研究至關(guān)重要，而目前這方面的研究較少，現(xiàn)主要對北京助劑二廠、上海聯(lián)樂化工科技有限公司、德國泰科納公司三種主要原料通過熱壓機、電子簡支梁沖擊試驗機、表面密度測定儀、掃描電子顯微鏡與萬能試驗機進行對比研究。
各種拉伸彈性模量使用電子萬能試驗機按GB/T1040-2006測試；
簡支梁缺口沖擊強度按GB/T21461.2-2008測試；
SEM分析：將試樣在液氮下脆斷，經(jīng)噴金后用SEM觀察斷面并拍照；
分子量按ASTM D4020-2005測試，毛細管內(nèi)徑0.53mm，溶劑為十氫萘；
表觀密度按GB/T1636-2008測試。
經(jīng)過試驗可以看出，相對分子質(zhì)量越大，凍膠絲條可承受的最大拉伸倍數(shù)就越大，所得到的成品纖維強度就越高；但過高分子量同樣的溶脹、溶解工藝情況下會產(chǎn)生溶解不充分，從而導(dǎo)致可紡性差。超高分子量聚乙烯的分子量分布是影響材料可紡性的關(guān)鍵因素。生產(chǎn)性試驗論證了分子量分布窄而均勻的凍膠絲能被均勻地超級拉伸，而分子量分布寬的凍膠絲在一定的拉伸力作用下，分子量小的部分容易被拉斷起毛，分子量高的部分因纏結(jié)而使鏈斷沒有完全拉伸，從而使纖維的強度變低。平均粒徑較大的超高分子量聚乙烯粒子不利于溶劑從粒子表面往內(nèi)部滲透，而粒徑分布寬的原料溶脹程度不夠充分，溶解后溶液中可能會有微觀的團塊狀PE聚合體區(qū)域。在該微觀區(qū)域中，PE濃度較高，分子間作用力較強，而在微觀區(qū)域間PE濃度較低，沒有形成一定的大分子纏結(jié)點濃度，則此溶液的黏度就會較低，從而影響材料的可紡性。
超高分子量聚乙烯是典型的正交晶系結(jié)構(gòu)，在X衍設(shè)曲線2θ=21°和23°處存在表征PE長序列規(guī)整的特征結(jié)晶衍射峰，其對應(yīng)的衍射晶面分別是（110）和（200）。在高分子物理中對于結(jié)晶聚合物PE提出了松散折疊鏈模型、隧道折疊鏈模型、插線板模型。這些模型顯示，在多層片晶中，分子鏈應(yīng)該可以跨層折疊，即在一層晶片中折疊幾個來回之后，轉(zhuǎn)到另一層再去折疊，使片層之間存在聯(lián)結(jié)鏈。在電鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)晶片與晶片之間有許多伸直鏈束結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)鏈。由于超高分子量聚乙烯體系黏度大，按上述模型觀點，球晶內(nèi)微晶片間必定存在大量的聯(lián)結(jié)鏈。
適度的纏結(jié)可以有效地增加分子鏈間的聯(lián)系，使分子鏈不易發(fā)生相對滑移，從而使材料的沖擊強度提高。
從材料可紡性層面講，要盡可能的提高纖維強度和模量，就必須采用高分子量地超高分子量聚乙烯并且設(shè)法降低大分子之間的纏結(jié)點密度，以及使纏結(jié)點間大分子鏈的長度長。這樣，減少非晶區(qū)大分子之間的纏結(jié)，能使纖維拉伸時非晶區(qū)中部分纏結(jié)分子被拉直靠攏而形成伸直鏈結(jié)晶。另外，纏結(jié)點間大分子鏈長度長，這樣通過超拉伸，使大分子鏈沿軸向充分伸展，使其超分子結(jié)構(gòu)向理想結(jié)構(gòu)靠近。材料的纏結(jié)點密度大，能提高其沖擊強度，但可紡性變差。
結(jié)論
1、 超高分子量聚乙烯的分子量分布是影響材料可紡性的管件因素，生產(chǎn)性試驗證實了分子量分布窄而均勻的凍膠絲能被均勻的超級拉伸。
2、 SEM分析表明，平均粒徑和粒徑分布寬度也是影響材料可紡性的因素。平均粒徑細和粒徑分布寬度窄的粉末，有利于形成分子鏈解纏充分，分布均勻的溶液。
3、 超高分子量聚乙烯的沖擊強度不是單因素起決定作用的，與材料的結(jié)晶度、微晶尺寸、纏結(jié)點密度等多因素有關(guān)。從結(jié)晶度單一因素考量，結(jié)晶度越高，分子鏈排列越整齊，材料的剛性越好而韌性越差。材料的沖擊性能與微晶尺寸有很大關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，微晶越小，尺寸越均勻，材料的沖擊性能越好。適度的纏結(jié)可以有效的地增加分子鏈件的聯(lián)系，是分子鏈不易發(fā)生相對滑移，從而使材料的沖擊強度提高。材料的纏結(jié)點密度大，能提高其沖擊強度，但可紡性變差。減少非晶區(qū)大分子之間的纏結(jié)，纏結(jié)點間大分子鏈的長度長，可提高纖維的強度和模量，使材料的可紡性增加。
各種拉伸彈性模量使用電子萬能試驗機按GB/T1040-2006測試；
簡支梁缺口沖擊強度按GB/T21461.2-2008測試；
SEM分析：將試樣在液氮下脆斷，經(jīng)噴金后用SEM觀察斷面并拍照；
分子量按ASTM D4020-2005測試，毛細管內(nèi)徑0.53mm，溶劑為十氫萘；
表觀密度按GB/T1636-2008測試。
經(jīng)過試驗可以看出，相對分子質(zhì)量越大，凍膠絲條可承受的最大拉伸倍數(shù)就越大，所得到的成品纖維強度就越高；但過高分子量同樣的溶脹、溶解工藝情況下會產(chǎn)生溶解不充分，從而導(dǎo)致可紡性差。超高分子量聚乙烯的分子量分布是影響材料可紡性的關(guān)鍵因素。生產(chǎn)性試驗論證了分子量分布窄而均勻的凍膠絲能被均勻地超級拉伸，而分子量分布寬的凍膠絲在一定的拉伸力作用下，分子量小的部分容易被拉斷起毛，分子量高的部分因纏結(jié)而使鏈斷沒有完全拉伸，從而使纖維的強度變低。平均粒徑較大的超高分子量聚乙烯粒子不利于溶劑從粒子表面往內(nèi)部滲透，而粒徑分布寬的原料溶脹程度不夠充分，溶解后溶液中可能會有微觀的團塊狀PE聚合體區(qū)域。在該微觀區(qū)域中，PE濃度較高，分子間作用力較強，而在微觀區(qū)域間PE濃度較低，沒有形成一定的大分子纏結(jié)點濃度，則此溶液的黏度就會較低，從而影響材料的可紡性。
超高分子量聚乙烯是典型的正交晶系結(jié)構(gòu)，在X衍設(shè)曲線2θ=21°和23°處存在表征PE長序列規(guī)整的特征結(jié)晶衍射峰，其對應(yīng)的衍射晶面分別是（110）和（200）。在高分子物理中對于結(jié)晶聚合物PE提出了松散折疊鏈模型、隧道折疊鏈模型、插線板模型。這些模型顯示，在多層片晶中，分子鏈應(yīng)該可以跨層折疊，即在一層晶片中折疊幾個來回之后，轉(zhuǎn)到另一層再去折疊，使片層之間存在聯(lián)結(jié)鏈。在電鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)晶片與晶片之間有許多伸直鏈束結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)鏈。由于超高分子量聚乙烯體系黏度大，按上述模型觀點，球晶內(nèi)微晶片間必定存在大量的聯(lián)結(jié)鏈。
適度的纏結(jié)可以有效地增加分子鏈間的聯(lián)系，使分子鏈不易發(fā)生相對滑移，從而使材料的沖擊強度提高。
從材料可紡性層面講，要盡可能的提高纖維強度和模量，就必須采用高分子量地超高分子量聚乙烯并且設(shè)法降低大分子之間的纏結(jié)點密度，以及使纏結(jié)點間大分子鏈的長度長。這樣，減少非晶區(qū)大分子之間的纏結(jié)，能使纖維拉伸時非晶區(qū)中部分纏結(jié)分子被拉直靠攏而形成伸直鏈結(jié)晶。另外，纏結(jié)點間大分子鏈長度長，這樣通過超拉伸，使大分子鏈沿軸向充分伸展，使其超分子結(jié)構(gòu)向理想結(jié)構(gòu)靠近。材料的纏結(jié)點密度大，能提高其沖擊強度，但可紡性變差。
結(jié)論
1、 超高分子量聚乙烯的分子量分布是影響材料可紡性的管件因素，生產(chǎn)性試驗證實了分子量分布窄而均勻的凍膠絲能被均勻的超級拉伸。
2、 SEM分析表明，平均粒徑和粒徑分布寬度也是影響材料可紡性的因素。平均粒徑細和粒徑分布寬度窄的粉末，有利于形成分子鏈解纏充分，分布均勻的溶液。
3、 超高分子量聚乙烯的沖擊強度不是單因素起決定作用的，與材料的結(jié)晶度、微晶尺寸、纏結(jié)點密度等多因素有關(guān)。從結(jié)晶度單一因素考量，結(jié)晶度越高，分子鏈排列越整齊，材料的剛性越好而韌性越差。材料的沖擊性能與微晶尺寸有很大關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，微晶越小，尺寸越均勻，材料的沖擊性能越好。適度的纏結(jié)可以有效的地增加分子鏈件的聯(lián)系，是分子鏈不易發(fā)生相對滑移，從而使材料的沖擊強度提高。材料的纏結(jié)點密度大，能提高其沖擊強度，但可紡性變差。減少非晶區(qū)大分子之間的纏結(jié)，纏結(jié)點間大分子鏈的長度長，可提高纖維的強度和模量，使材料的可紡性增加。
Copyright 2015 山東東方管業(yè)有限公司 版權(quán)所有 網(wǎng)址：intoedu.cn
聯(lián)系電話：0539-2753351 2753158 手機：15020327769 郵箱:sdeastpipe@163.com 地址：中國、山東、臨沂、沂水
友情鏈接：網(wǎng)站建設(shè) www.a539.com
