超高分子量聚乙烯/纳米碳管纤维超高延伸行为的研究

摘要

本研究主要针对纳米碳管含量(CNTs),超高分子量聚乙烯(UHMWPE)浓度,纺丝和冷却成型温度对UHMWPE/CNTs凝胶溶液流变,可纺及UHMWPE/CNTs初丝样品的延伸影响做一系统性探讨。研究发现,随温度增加达140℃最适化温度时,UHMWPE凝胶溶液的剪切黏度(ηs)明显增加并达到一最大值。另外,UHMWPE/CNTs凝胶溶液的ηs随其内纳米碳管含量的增加而增大,且在纳米碳管含量达一特定值时,UHMWPE/CNTs凝胶溶液的ηs达最大。在任一固定纺丝温度下,接近最适化UHMWPE浓度制备的UHMWPE初丝样品其可延伸比达最大。值得注意的是,UHMWPE/CNTs初丝样品的可延伸比均随其内纺液浓度,纳米碳管含量和冷却成型温度达一最适化值时而达最大。事实上,经最适化纺液浓度,纳米碳管含量,纺丝温度和冷却成型温度制备的UHMWPE/CNTs初丝样品较相同条件下未添加纳米碳管的UHMWPE初丝样品的最大可延伸比高约15-30％。为了解上述这些有趣的现象,本研究中更进一步对UHMWPE和UHMWPE/CNTs初丝样品及延伸后的断面型态,双折射率,热学和抗张等性能进行探讨。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分绪论

第二部分文献综述

2.1聚乙烯简介

2.2高强力聚乙烯纤维的制造技术

2.2.1固态挤出法（solid state extrusion）

2.2.2 UHMWPE使用凝胶纺丝技术得到高强力纤维的原因

2.2.3 UHMWPE凝胶纺丝的技术要点

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纳米碳管简介

2.4.1纳米碳管结构

2.4.2纳米碳管特性

2.5纳米碳管/高分子复合材料

2.5.1纳米碳管/高分子复合材料简介

2.5.2具方向性排列的纳米碳管/高分子复合材料

2.6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主要原料与规格

3.1.2主要实验及测试仪器

3.2 UHMWPE/CNTs纤维的制备

3.2.1凝胶溶液的制备

3.2.2凝胶纺丝条件与流程

3.2.3纤维的热延伸

3.3 UHMWPE/CNTS纤维的性质及物性表征

3.3.1凝胶溶液剪切黏度分析

3.3.2纤维可延伸性质测定

3.3.3纤维热学性质分析

3.3.4纤维分子顺向度检测

3.3.5纤维表面形态分析

3.3.6纤维抗张性质分析

第四部分结果与讨论

4.1 UHMWPE及UHMWPE/CNTs凝胶溶液剪切黏度分析

4.2 UHMWPE及UHMWPE/CNTs纤维样品热学性质分析

4.3 UHMWPE及UHMWPE/CNTs纤维样品表面形态分析

4.4 UHMWPE及UHMWPE/CNTs初丝可延伸性质

4.5 UHMWPE及UHMWPE/CNTs纤维样品分子顺向度

4.6 UHMWPE及UHMWPE/CNTs纤维抗张性质

第五部分结论

参考文献

在读期间已发(待发)的文章

致谢