|
超高分子量聚乙烯的開發(fā)和應(yīng)用
（作者未知） 2009/5/10
（接上頁）大學(xué)化纖所從1985年開始該項(xiàng)目的研究，逐步形成了自己的技術(shù)，制得了高性能的UHMWPE纖維〔3〕。
UHMWPE凍膠紡絲過程簡述如下：溶解UHMWPE于適當(dāng)?shù)娜軇┲校瞥砂胂∪芤�，�?jīng)噴絲孔擠出，然后以空氣或水驟冷紡絲溶液，將其凝固成凍膠原絲。在凍膠原絲中，幾乎所有的溶劑被包含其中，因此UHMWPE大分子鏈的解纏狀態(tài)被很好地保持下來，而且溶液溫度的下降，導(dǎo)致凍膠體中UHMWPE折疊鏈片晶的形成。這樣，通過超倍熱拉伸凍膠原絲可使大分子鏈充分取向和高度結(jié)晶，進(jìn)而使呈折疊鏈的大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樯熘辨湥瑥亩频酶邚?qiáng)度、高模量纖維。
UHMWPE纖維是當(dāng)今世界上第三代特種纖維，強(qiáng)度高達(dá)30.8cN/dtex,比強(qiáng)度是化纖中最高的，又具有較好的耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐光等優(yōu)良性能。它可直接制成繩索、纜繩、漁網(wǎng)和各種織物：防彈背心和衣服、防切割手套等，其中防彈衣的防彈效果優(yōu)于芳綸。國際上已將UHMWPE纖維織成不同纖度的繩索，取代了傳統(tǒng)的鋼纜繩和合成纖維繩等。UHMWPE纖維的復(fù)合材料在軍事上已用作裝甲兵器的殼體、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、頭盔等；體育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。
2.2.2 潤滑擠出(注射)
潤滑擠出(注射)成型技術(shù)是在擠出(注射)物料與模壁之間形成一層潤滑層，從而降低物料各點(diǎn)間的剪切速率差異，減小產(chǎn)品的變形，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在低溫、低能耗條件下提高高粘度聚合物的擠出(注射)速度。產(chǎn)生潤滑層的方法主要有兩種：自潤滑和共潤滑。
(1)自潤滑擠出(注射)
UHMWPE的自潤滑擠出(注射)是在其中添加適量的外部潤滑劑，以降低聚合物分子與金屬模壁間的摩擦與剪切，提高物料流動的均勻性及脫模效果和擠出質(zhì)量。外部潤滑劑主要有高級脂肪酸、復(fù)合脂、有機(jī)硅樹脂、石臘及其它低分子量樹脂等。擠出(注射)加工前，首先將潤滑劑同其它加工助劑一起混入物料中，生產(chǎn)時(shí)，物料中的潤滑劑滲出，形成潤滑層，實(shí)現(xiàn)自潤滑擠出(注射)。
有專利報(bào)道〔4〕：將70份石蠟油、30份UHMWPE和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅膠)混合造粒，在190℃的溫度下就可實(shí)現(xiàn)順利擠出(注射)。
(2)共潤滑擠出(注射)
UHMWPE的共潤滑擠出(注射)有兩種情況，一是采用縫隙法〔5、6〕將潤滑劑壓入到模具中，使其在模腔內(nèi)表面和熔融物料間形成潤滑層；二是與低粘度樹脂共混，使其作為產(chǎn)物的一部分(詳見3.2.1)。
如：生產(chǎn)UHMWPE薄板時(shí)，由定量泵向模腔內(nèi)輸送SH200有機(jī)硅油作潤滑劑，所得產(chǎn)品外觀質(zhì)量有明顯提高，特別是由于擠出變形小，增加了拉伸強(qiáng)度。
2.2.3 輥壓成型〔1〕
輥壓成型是一種固態(tài)加工方法，即在UHMWPE的熔點(diǎn)以下對其施加一很大的壓力，通過粒子形變，有效地將粒子與粒子融合。主要設(shè)備是一帶有螺槽的旋轉(zhuǎn)輪和一帶有舌槽的弓形滑塊，舌槽與螺槽垂直。在加工過程中有效地利用了物料與器壁之間的摩擦力，產(chǎn)生的壓力足夠使UHMWPE粒子發(fā)生形變。在機(jī)座末端裝有加熱支臺，經(jīng)過�？跀D出物料。如將此項(xiàng)輥壓裝置與擠壓機(jī)聯(lián)用，可使加工過程連續(xù)化。
2.2.4 熱處理后壓制成型〔8〕
把UHMWPE樹脂粉末在140℃～275℃之間進(jìn)行1min～30min的短期加熱，發(fā)現(xiàn)UHMWPE的某些物理性能出人意料地大大改善。用熱處理過的UHMWPE粉料壓制出的制品和未熱處理過的UHMPWE制品相比較，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低溫機(jī)械性能大大提高了。
2.2.5 射頻加工〔9〕
采用射頻加工UHMWPE是一種嶄新的加工方法，它是將UHMWPE粉末和介電損耗高的炭黑粉末均勻混合在一起，用射頻輻照，產(chǎn)生的熱可使UHMWPE粉末表面發(fā)生軟化，從而使其能在一定壓力下固結(jié)。用這種方法可在數(shù)分鐘內(nèi)模壓出很厚的大型部件，其加工效率比目前UHMWPE常規(guī)模壓加工高許多倍。
2.2.6 凝膠擠出法制備多孔膜〔10〕
將UHMWPE溶解在揮發(fā)溶劑中，連續(xù)擠出，然后經(jīng)一個(gè)熱可逆凝膠/結(jié)晶過程，使其成為一種濕潤的凝膠膜，蒸除溶劑使膜干燥。由于已形成的骨架結(jié)構(gòu)限制了凝膠的收縮，在干燥過程中產(chǎn)生微孔，經(jīng)雙軸拉伸達(dá)到最大空隙率而不破壞完整的多孔結(jié)構(gòu)。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學(xué)品服裝，也可用作超濾/微量過濾膜、復(fù)合薄膜和蓄電池隔板等。與其它方法相比，由此法制備的多孔UHMWPE膜具有最佳的孔徑、強(qiáng)度和厚度等綜合性能。
3 UHMWPE的改性
3.1 物理機(jī)械性能的改進(jìn)
與其它工程塑料相比，UHMWPE具有表面硬度和熱變形溫度低、彎曲強(qiáng)度以及蠕變性能較差等缺點(diǎn)。這（未完，下一頁）
|
|
相關(guān)專業(yè)論文
|
|
|
推薦專業(yè)論文
|
|
|
|
|
|