熔体纺丝法制备UHMWPE纤维及其单丝滤布的性能研究

摘要

超高分子量聚乙烯纤维由于超高的分子量、高缠结度的分子链，以及经过高倍率拉伸产生具有高取向度、高结晶度的伸直链结构，具有极佳的力学性能、化学稳定性、耐磨、低表面性能，是作为高性能滤布的理想材料，这是其它纤维无法比拟的。
　　本课题选用中等分子量聚乙烯MP、小分子物质LP为改性剂，采用熔体纺丝法制备UHMWPE纤维，将制备的纤维织造成2/2斜纹组织单丝滤布。本课题研究了改性剂对UHMWPE原料的改性机理；探究超倍率拉伸的工艺参数（拉伸温度、拉伸倍率、停留时间）对UHMWPE纤维性能的影响，为下一步工厂大规模生产制备UHMWPE滤用纤维提供经验参考；探究热定型工艺参数（定型温度、定型时间、定型张力）对UHMWPE单丝滤布的机械性能、透气性能、尺寸稳定性、鼓泡孔径等性能的影响，建立滤布性能与热定型工艺各因子之间的经验关系；筛选出最佳热定型工艺条件。
　　通过分析，改性剂MP、LP协同改变UHMWPE的流动性和可纺性，LP分子链使UHMWPE晶区片晶解缠，而MP则是降低非晶区的大分子链间的缠结点密度。但添加量达到20份时，会造成纤维的性能下降。在适宜的油浴温度、拉伸倍率、停留时间等条件下，纤维大分子链会沿应力方向的取向，其力学性能会得到极大提高。但长时间在过高的温度会使大分子链热解、产生无效滑移，过高的拉伸倍率使纤维结构的缺陷度增大，一级拉伸最佳温度约为90℃、最佳倍率约为25倍。在合适的定型温度、时间、经向张力条件下，UHMWPE滤布纤维内的结晶度、结晶完整性会得到提高，滤布的结构变得更加的规整、致密、稳定，孔径也更加均匀。而长时间高温下的定型会使滤布纤维分子链热解、重结晶，加速了滤布的老化，致使滤布的缺陷增大、性能下降。UHMWPE单丝滤布的最佳热定型温度约为100℃，定型时间约为90s，经向张力约为100KN。
　　熔体纺丝法制备出的UHMWPE纤维，完全能满足制作单丝滤布的要求。

目录

声明

1 绪论

1.1课题简介

1.2 UHMWPE纤维概述

1.3单丝滤布概述

1.4课题研究意义及内容

1.5论文的创新点

2 改性UHMWPE的制备与性能研究

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

3 熔体纺丝法制备UHMWPE纤维的性能研究

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4 热定型工艺对UHMWPE单丝滤布的性能影响研究

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

5 主要结论

参考文献

攻读硕士期间的科研成果

致谢