超高分子量聚乙烯/凹凸棒土纤维超延伸行为的研究

论文摘要

本研究主要针对凹凸棒土(attapulgites, ATPs)含量,改性凹凸棒土(modified attapulgite,Am)含量对超高分子量聚乙烯(ultrahigh molecular weight polyethylene, UHMWPE)/凹凸棒土(UHMWPE/ATPs, FAX)和超高分子量聚乙烯／改性凹凸棒土(FAmx)初丝纤维样品的延伸性质的影响做一个系统的探讨。其中,凹凸棒土经由六偏磷酸钠(SHMP)改性后得到改性凹凸棒土。由粒度分析测试发现,当超声振荡时间足够长(大于或等于5小时)且加入的SHMP的含量达到最适化值3wt%时,改性凹凸棒土的比表面积达到最大210m2/g。研究发现,在延伸倍率相同时,F2Ax(?)口F2Amx纤维系列样品的顺向度数值和可延伸比数值均随其内ATPs或改性ATPs含量分别达其相应的最适化含量时,其对应的顺向度和可延伸比数值均达到最大值。而且,F2Amx纤维样品所能达到的最大可延伸比数值要比当其内ATPs含量达到最适化值时的F2Ax纤维样品的最大可延伸比数值大很多。类似于其可延伸和顺向度性质,在延伸至相同倍率后,F2Ax和F2Amx凝胶初丝纤维系列样品的抗张强度(σf)与模数(E)数值均随其内ATPs及改性ATPs含量增加到0.02和0.015wt%最适化含量时而达到最大值。而且,在延伸至相同倍率后,F2Amx初丝纤维系列样品的σf与E值均显著比F2AX初丝纤维系列样品的σf与E值大。为了了解上述这些有趣的现象,本研究中对ATPs和改性ATPs的表面元素及形态分析、粒度分析、红外光谱分析,初丝样品的热学性质,超延伸后纤维样品的取向性质和超延伸性进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 绪论
• 第二部分 文献综述
• 2.1 聚乙烯
• 2.2 高强力聚乙烯纤维
• 2.2.1 高强力聚乙烯纤维的制造技术
• 2.2.2 UHMWPE使用凝胶纺丝技术能成功制得高强力纤维的原因
• 2.2.3 UHMWPE凝胶纺丝技术的要点
• 2.3 热拉伸对凝胶原丝形态和结构的影响
• 2.3.1 型态和力学性质
• 2.3.2 热性能
• 2.3.3 聚集态结构
• 2.4 凹凸棒土
• 2.4.1 凹凸棒土的简介
• 2.4.2 凹凸棒土的表面处理
• 2.4.3 凹凸棒土的应用
• 2.5 选题的意义和目的
• 第三部分 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.1.1 主要原料及规格
• 3.1.2 主要实验及测试仪器
• 3.2 UHMWPE/ATPs纤维的制备
• 3.2.1 改性凹凸棒土的制备
• 3.2.2 凝胶溶液的制备
• 3.2.3 凝胶纺丝条件与流程
• 3.2.4 纤维的热延伸
• 3.3 ATPs及UHMWPE/ATPs纤维的性质及物性表征
• 3.3.1 ATPs及改性的ATPs的表面形态及元素分析
• 3.3.2 ATPs及改性ATPs的粒度分析测试
• 3.3.3 ATPs及改性ATPs的红外光谱测试
• 3.3.4 纤维热学性质分析
• 3.3.5 纤维分子取向度检测
• 3.3.6 纤维抗张性质测定
• 第四部分 结果与讨论
• 4.1 ATPs及改性的ATPs的元素分析
• 4.2 ATPs及改性的ATPS的表面形态分析
• 4.3 ATPs及改性ATPs样品的粒度分析
• 4.4 ATPs及改性ATPs的红外光谱分析
• 4.5 UHMWPE/ATPs初丝纤维热学性质分析
• 4.6 UHMWPE及UHMWPE/ATPs纤维样品顺向度分析
• 4.7 纤维的可延伸性
• 4.8 纤维的抗张性质
• 结论
• 参考文献
• 致谢