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超高分子量聚乙烯纤维抗蠕变性能研究

作　者: 徐明忠
导　师: 赵国樑
学　校: 北京服装学院
专　业: 材料学
关键词: 超高分子量聚乙烯 蠕变 紫外改性 交联 性能测试?
分类号: TQ342.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来,由于市场的细分,国外用户对除强度、模量等传统指标之外的其他性能提出了苛刻的指标要求,在其中就包括用于绳索纤维的抗蠕变性能。虽然超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)具有高强高模等优异力学性能,但由于其在持续外力作用下容易发生蠕变,因此大大局限了其在绳索、绳缆等领域的应用。开展UHMWPE纤维抗蠕变性能研究具有重要理论和实际意义。本课题选用紫外光辐照,等离子体处理以及硅烷偶联剂等方法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面交联改性处理。采用红外光谱,扫描电子显微镜及力学性测试等多种手段对交联改性前后UHMWPE纤维进行了结构表征及性能测定,研究了不同因素对UHMWPE纤维表面交联效果的影响。实验结果表明,紫外光辐照的方法对纤维本身性能破坏最小,且抗蠕变性能提高最大;UHMWPE纤维在正庚烷中最佳溶胀时间为24小时;在一定的浓度范围内,随交联剂浓度的增大,UHMWPE纤维紫外辐照交联效果提高,但交联剂浓度过高会使交联效果变差,最佳紫外辐照时间为90min。

全文目录


中文摘要  3英文摘要  3-7前言  7-8第1章 文献综述  8-34  1.1 UHMWPE 纤维概述  8-13    1.1.1 UHMWPE 纤维简介  8-10    1.1.2 UHMWPE 纤维的工艺流程  10-11    1.1.3 UHMWPE 纤维的高强机理  11-13  1.2 UHMWPE 纤维的蠕变性能  13-16    1.2.1 蠕变基础理论研究  14-15    1.2.2 UHMWPE 纤维蠕变行为的研究  15-16  1.3 UHMWPE 纤维的改性  16-21    1.3.1 物理改性方法  16-17      1.3.1.1 填充改性法  16-17      1.3.1.2 多次拉伸法  17    1.3.2 化学试剂处理法  17-18    1.3.3 等离子体处理法  18-19    1.3.4 紫外光辐照交联法  19-20    1.3.5 硅烷偶联剂改性法  20-21    1.3.6 其他改性方法  21  1.4 UHMWPE 纤维的紫外辐照交联处理  21-24    1.4.1 光交联机理  21-23    1.4.2 光交联工艺及其对纤维材料的影响  23-24  1.5 UHMWPE 纤维的性能及用途  24-30    1.5.1 UHMWPE 的性能  24-29    1.5.2 UHMWPE 纤维的用途  29-30      1.5.2.1 国防军需装备方面  29      1.5.2.2 航空航天方面  29      1.5.2.3 民用方面  29-30  1.6 UHMWPE 纤维发展概况  30-34    1.6.1 UHMWPE 纤维国外发展概况  30-32    1.6.2 国内UHMWPE 纤维发展状况  32-34第2章 实验部分  34-38  2.1 试验原料  34  2.2 实验仪器  34  2.3 试验方法  34-35    2.3.1 紫外辐照交联法  34      2.3.1.1 UHMWPE 预处理  34      2.3.1.2 紫外线辐照交联  34    2.3.2 等离子法  34-35      2.3.2.1 UHMWPE 预处理  34-35      2.3.2.2 低温等离子交联  35    2.3.3 硅烷偶联剂法  35      2.3.3.1 UHMWPE 预处理  35      2.3.3.2 硅烷偶联剂交联  35  2.4 交联效果的表征  35-36    2.4.1 红外光谱测试  35    2.4.2 XRD 测试  35    2.4.3 SEM 测试  35-36    2.4.4 XPS 测试  36  2.5 力学性能及蠕变性能测试  36-38    2.5.1 力学性能测试  36    2.5.2 蠕变性能测试  36-37    2.5.3 时温等效原理和WLF 方程  37-38第3章 结果与讨论  38-65  3.1 溶胀时间  38-39  3.2 紫外辐照交联  39-52    3.2.1 溶胀时间对紫外辐照交联的影响  39-40    3.2.2 交联剂对UHMWPE 纤维紫外交联效果的红外表征  40-45    3.2.3 不同辐照时间对UHMWPE 纤维紫外交联效果的影响  45-47    3.2.4 SEM 测试UHMWPE 纤维紫外交联改性前后结构变化  47-48    3.2.5 XRD 测试不同浓度交联液改性UHMWPE 纤维结晶度  48    3.2.6 XPS 测试UHMWPE 纤维紫外交联改性前后的元素含量比  48-49    3.2.7 力学性能及蠕变性能测试  49-52      3.2.7.1 力学性能测试  49-50      3.2.7.2 蠕变性能测试  50-52  3.3 低温等离子法  52-57    3.3.1 UHMWPE 纤维低温等离子处理前后交联效果的红外表征  52-53    3.3.2 不同功率的低温等离子对交联效果的影响  53-54    3.3.3 不同时间低温等离子处理对交联效果的影响  54-55    3.3.4 不同处理顺序进行低温等离子处理对交联效果的影响  55-56    3.3.5 SEM 测试  56    3.3.6 蠕变性能测试  56-57  3.4 硅烷偶联剂改性  57-65    3.4.1 硅烷偶联剂KH-570 简介  57-58    3.4.2 UHMWPE 纤维硅烷偶联剂处理前后交联效果的红外表征  58-59    3.4.3 不同浓度热引发剂对交联效果的影响  59-60    3.4.4 不同浓度硅烷偶联剂对交联效果的影响  60-62    3.4.5 SEM 测试  62    3.4.6 DSC 测试  62-63    3.4.7 蠕变性能测试  63-65结论  65-66参考文献  66-70攻读硕士学位期间发表的学术论文  70-71致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 合成纤维 > 聚烯烃纤维 > 聚乙烯纤维
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