超高分子量聚乙烯动态挤出成型及制品性能研究

摘要

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有摩擦系数小、磨耗低、耐冲击、耐化学药品性、耐应力开裂性、抗冻性、抗结垢性和卫生无毒等优良性能，在许多领域有广泛的应用前景。但由于极高的熔体粘度和极低的临界剪切速率使其成型加工困难，限制了它的实际推广应用，因此采用先进的成型加工技术改善UHMWPE的加工性及制品性能具有重要的理论意义和实用价值。 振动辅助加工技术特别是电磁动态成型加工技术是高分子加工先进技术之一，在过去的研究中展现了强大的生命力；通过对高分子材料加工过程中施加振动力场，能够有效改善高分子材料的加工性能及其制品的使用性能。 本文在采用适量PP与UHMWPE共混改性，达到了使UHMWPE/PP共混物的加工流变性获得明显改善的基础上，通过加入一定量的HDPE，使得在保持UHMWPE体系良好的加工性的同时提高了力学性能，并对PP、HDPE对UHMWPE降粘的影响及其降粘机理进行了分析。综合PP良好的流动改性效果和HDPE良好的相容性，将UHMWPE、PP、HDPE进行三元共混，在UHMWPE/PP/HDPE三元共混体系中首次引入电磁动态挤出成型加工技术，分别对稳态和动态条件下的试样进行了力学性能测试和微观结构分析。研究结果表明： 1．PP的加入能明显改善UHMWPE的流动性。但是UHMWPE/PP力学性能较差，尤其是随着PP用量的增加，共混物的性能有很大降低，甚至不能使用。 2．HDPE的改性机理与PP不同，它与UHMWPE有良好的相容性，因此对UHMWPE的流动改性效果非常有限，加入40％的HDPE才有较大的改性效果，但是改性效果仍然远远不女口力口入10％的PP。 3．UHMWPE/PP/HDPE三元共混当配比为70/10/20时能够得到较好的加工性和力学性能。采用电磁动态振动技术对其加工，在一定振动力场下挤出片材纵、横向的拉伸强度和断裂伸长率都得到了较大提高，并且对横向影响更有规律。微观结构是宏观力学性能变化的根本原因。力学性能随振动参数的变化而变化，从根本上来说，是动态挤出工艺引起了微观结构的变化。UHMWPE/PP/HDPE复合材料力学性能和微观结构分析间接表征了振动力场对两相之间的结合力的大小，两相间的连续性、相容性的效果，结晶度以及晶体形态。实践证明，采用电磁动态振动技术改善了UHMWPE的难加工性和制品力学性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：物理量名称及符号表

声明

第一章绪论

1.1 UHMWPE材料简介

1.1.1 UHMWPE材料的性能及用途

1.1.2 UHMWPE熔体特性与加工性能

1.2 UHMWPE流动改性的研究现状

1.2.1影响UHMWPE流动性的主要因素

1.2.2 UHMWPE的流动改性方法

1.3 UHMWPE加工方法研究进展

1.3.1凝胶纺丝

1.3.2模压成型

1.3.3挤出成型

1.3.4吹塑成型

1.3.5注塑成型

1.4振动辅助加工对聚合物材料加工性能、结构的影响

1.4.1振动对聚合物流变性能的影响

1.4.2振动对聚合物力学性能的影响

1.4.3振动对聚合物结晶性能的影响

1.4.4振动对聚合物共混改性体系的影响

1.5本文研究的意义和目的

1.6本文研究的主要内容

1.7本章小结

第二章实验研究

2.1实验目的和主要内容

2.1.1实验目的

2.1.2实验内容

2.2实验设备及测试设备

2.2.1实验设备

2.2.2测试设备

2.3实验原材料

2.4实验步骤

2.4.1具体实验

2.4.2本实验采用的技术路线

2.5本章小结

第三章聚丙烯、聚乙烯与超高分子量聚乙烯共混改性研究

3.1超高分子量聚乙烯/聚丙烯共混改性研究

3.1.1超高分子量聚乙烯/聚丙烯的Brabender转矩流变研究

3.1.2超高分子量聚乙烯/聚丙烯的相容性

3.1.3超高分子量聚乙烯/聚丙烯共混改性机理分析

3.2超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯共混改性研究

3.2.1超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯的Brabender转矩流变研究

3.2.2超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯/聚丙烯共混改性机理比较

3.3超高分子量聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三元共混研究

3.4本章小结

第四章超高分子量聚乙烯脉动态挤出成型及制品性能研究

4.1 PP、HDPE对UHMWPE/PP/HDPE复合材料拉伸性能的影响

4.2振动力场对UHMWPE/PP/HDPE复合材料拉伸性能的影响

4.2.1振幅对UHMWPE/PP/HDPE复合材料横向拉伸性能的影响

4.2.2振幅对UHMWPE/PP/HDPE复合材料纵向拉伸性能的影响

4.2.3振动频率对UHMWPE/PP/HDPE复合材料横向拉伸性能的影响

4.2.4振动频率对UHMWPE/PP/HDPE复合材料纵向拉伸性能的影响

4.3 UHMWPE/PP/HDPE复合材料力学性能总结与分析

4.4 UHMWPE/PP/HDPE复合材料的微观结构分析

4.4.1 DSC分析

4.4.2 UHMWPE/PP/HDPE复合材料SEM分析

4.5复合材料微观结构与力学性能关系分析

4.6本章小结

结论与建议

结论

建议

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容有关的学术论文

致谢

评定意见