超高分子量聚乙烯冻胶纺丝工艺优化研究

摘要

本论文对超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)的制备工艺进行了研究。通过对自制不同浓度的冻胶丝条经过萃取干燥、超倍热拉伸后的成品纤维进行测试研究，运用Instron1122万能材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)对纤维力学性能、形态结构进行研究。结果表明：冻胶中聚乙烯浓度一定时，在某一温度下其可纺性呈现最佳；随冻胶中聚乙烯浓度的提高，纤维的力学性能呈上升趋势。 同时，本课题采用二甲苯为萃取剂，通过正交实验探索UHMWPE的最佳萃取工艺，并对所得纤维进行一系列同等条件的后处理。利用一系列分析方法，如SEM、X-射线衍射(WAXD)、差式扫描量热仪(DSC)、Instron1122等对纤维的结构与性能进行表征与测试，并以此最终确定UHMWPE最佳萃取工艺为萃取浴温度50℃、时间5min。 本课题同时选用了三种不同萃取剂对UHMWPE进行萃取，并通过各自的物理性质以及如上所述的一系列表征方法综合比较了三种萃取剂的萃取效果，选出了最佳萃取剂。

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

1.文献综述

1.1超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维概述

1.1.1.UHMWPE纤维的简介

1.1.2.UHMWPE纤维的高强化原理

1.2.UHMWPE纤维的生产方法

1.2.1熔融纺丝法

1.2.2高压固态挤出法

1.2.3超拉伸或局部拉伸法

1.2.4表面结晶生长法

1.2.5冻胶纺丝—超拉伸法

1.3UHMWPE冻胶纺丝工艺

1.3.1原料及溶剂的选择

1.3.2UHMWPE的溶胀与溶解

1.3.3冻胶纺丝液浓度的调整

1.3.4冻胶丝条的形成

1.3.5UHMWPE冻胶原丝的萃取干燥

1.3.6冻胶原丝的超倍热拉伸

1.4国内外UHMWPE纤维的发展概况

1.4.1国外发展概况

1.4.2国内发展概况

1.5超高分子量聚乙烯纤维的性能及用途

2.实验部分

2.1冻胶制备工艺对超高分子量聚乙烯纤维结构和性能的影响

2.1.1不同浓度UHMWPE冻胶的制备

2.1.2模拟纺丝

2.1.3萃取干燥实验

2.1.4拉伸实验

2.1.5热性能实验

2.1.6结晶性能研究

2.1.7纤维形态结构研究

2.2萃取干燥工艺对成品丝结构和性能的影响

2.2.1冻胶纤维原丝含油率(C0)的测定

2.2.2萃取工艺条件的选取

2.2.3不同萃取剂萃取效果的比较

2.2.4拉伸实验

2.2.5测试分析

3.结果与讨论

3.1冻胶制备工艺对UHMWPE纤维结构和性能的影响

3.1.1不同浓度UHMWPE冻胶的制备

3.1.2模拟纺丝实验

3.1.3萃取干燥实验

3.1.4热拉伸实验

3.1.5热性能实验

3.1.6结晶性能研究

3.1.7纤维形态结构的研究

3.2萃取干燥工艺对成品丝结构和性能的影响

3.2.1冻胶丝萃取干燥研究

3.2.2测试分析

4.结论

5.参考文献

6.致谢

7.攻读学位期间发表学术论文