导　　师： 严玉蓉

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的新一代高性能纤维,与芳纶、碳纤维并称为当今“世界三大高科技纤维”;因其具有多种优异的性能,在军事防护、医疗、体育用品及民用绳索等应用领域发挥重要作用;制备UHMWPE复丝纤维已实现工业化生产,一般采用冻胶纺丝技术,但在一些特殊领域,如需要耐磨性高的绳索方面及需要较大表面积的增强复合材料应用领域,UHMWPE单丝具有更明显的优势。冻胶纺丝法需要使用大量萃取剂,会造成环境污染及生产成本的增加,因此寻求降低萃取剂使用的工艺成为研究热点之一。本文以三种国产超高分子量聚乙烯树脂为研究对象,采用多种测试表征手段对原料树脂的分子量、热性能、结晶性能、颗粒尺寸及表面形貌进行分析,并以溶胀比判断溶胀效果,研究溶胀温度及溶胀时间对溶胀效果的影响,分析原料树脂本身的物理性质对预溶胀及UHMWPE单丝凝胶纺丝稳定性的影响,研究发现:a、b、c树脂分子量分别为3.75×106,5.11×106和2.49×106,b、c树脂颗粒平均尺寸相近,为220μm左右,a树脂平均尺寸为108μm,但其尺寸分布宽度较大,b、c树脂表面存在半球形的次级结构,并且相互之间有纤维状连接;三种树脂的溶胀比与温度关系分为四个阶段,存在最佳溶胀温度区间,131℃同为三种树脂的最佳溶胀温度,溶胀比与时间的关系分为两个阶段,一定时间后溶胀进入相对平衡阶段;b、c树脂的纺丝稳定性均较好,而b树脂纺丝中有时会出现细颈,a树脂的纺丝稳定性最差,挤出的丝条可见明显的不均匀。研究认为,原料树脂的分子量大小、颗粒粒径对纺丝稳定性的影响较小,粒径分布宽度窄、颗粒表面存在次级结构、疏松的颗粒结构有利于纺丝稳定性的提高。对UHMWPE冻胶丝条萃取工艺的研究,发现萃取后a、b、c原丝的熔点分别为136.5℃、142.6

关 键 词： 超高分子量聚乙烯 单丝 凝胶纺丝 萃取工艺 力学性能 结晶结构

领　　域： []