纳米粒子改性高强高模聚乙烯纤维的研制

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1、纳米粒子改性高强高模聚乙烯纤维的研制摘瑟超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有许多卓越的性熊，被广泛地应用在工业及一些特殊领域。但UHMWPE纤维还存在很多不足之簸，簸两疆锈了纤维在复合树料领域中煞摩臻，新强辩UHM蕊rPE纾维进幸亍改性成为必鞭。近年来，纳米率孝料的新用途不断被辨发出来，用纳米材料对复食车孝辩避行改性成为磷究懿热点。零漾题偌鍪纳来孝豸粒可增强增朝塑料翡慧憨，将纳米材料应用到UHMWPE纤维中，对UHMWPE纤维进行改性。本论文首先研究了纳米粒予的表面处理工艺，确定了最佳的髑联荆静类鞠用量。实辘

2、衰弱经过3wt％钛酸囊女馁联荆处理的纳洙粒子鹩分散往最饿，处理后纳米粒子在UHMWPE纤维基体中的平均尺寸为50am发右，基本没毒大的团聚体存在。将经表霭鲶理后豹纳米敉子分散在扩物滴中，然磁加入UHMWPE粉术和抗氧剂，经高温溶胀、溶解后制得分敝有纳米粒子的UHlvlWPE溶液。蜜验表晚，纳米粒子的加入砖溶滚精度茅鞋UHMWPE的络晶性能均鸯影碗，由于纳米较子鞠PE大分子投溶藕闻有强烈翦福互手#周，使溶滚精度及猫流活化能均随纳米粒子的加入鬣的增加而增加。纳米粒予和抗氧剂的添加对UHMWPE蛉缝菇形态都没蠢影响，但鸯隧入

3、抗氧剂嚣UHMWPE熬缝精度变大，晶粒尺寸交小，而纳米粒子静加入健UHMWPE的缩磊度交小，晶粒尺寸变大。由于攘分离露镬UHMWPE冻胶纾缀中存在着筑松靛网络结构，经萃取后会在纤维中形成许多贯穿鹩缡米或微米级的镦孔，使缡米粒予熊扩散进入纤维中。本论文将纳米粒子分散校萃取剂中，用此复合萃取剂对UHMWPE冻羧野维进行苓敬，镪或了缡激粒予均匀分数瓣UHMWPE绎缎。与溶解阶段加入纳米粒子相比，猩萃取阶段匀日入纳米粒子，由于UHMWPE冻胶纤维内微孔尺寸的限制，纤维内没有较大尺寸的纳米粒子团聚体存在。无论纾维中溶裁存在与否，

4、姆UHMWPE冻荻绎维要予分数毒纳米粒子的萃取液中一定时阀，纳米粒子均可扩散进入UHMWPE冻胶纤维，且冻胶纤维对纳米粒子有较强熬吸附作用。缡米粒子的鸯珏入使UHMWPE冻胶纤维的萃取除油速率炎慢，超声可加快纳米靴子扩散进入纤维的速度，同样，耀声可加速纤维中溶剂的萃取去除。采薅萃取加入瓣方式裁成了纳米粒予均匀分散躲UHM飘rPE干冻胶纾维，然嚣经过多级热拉{牵，铡藏鳃米粒予改程UHMWPE绎维。醑究了拉伸过程中纤维的结构和性能的变化，及纳米粒子的加入对纤维结构性能的影响，讨论了纳米粒子对UHMWPE纤维的改性机理。结果

5、表明；①随拉伟的进行，LrHMWPE纤维的力学性能、结晶度、取向度均大大提高，而晶粒尺寸逐潺交套。◇臻绩寒藏子玫瞧器，野维强度基零不交，骥羹大大蘧高，断裂伸长有所减小。③纳米粒子的加入对纤维的敬内度、结晶度基本没有影响，而纤维的晶粒尺寸大大降低。④改性后，纤维自句平衡熔点和熔融再结晶温度有较大提高，同时，纤维热力学性能得到较大改善。本论文懿截耨患在{二：④寻求到一荨申全新靛在萃取狳敬鸯霸入纳米粒子静方法，铡褥了续米粒子均匀分散的1删MwPE纤维。②纳米粒子对UHMWPE纤维改性后，在纤维力学强度基本不变的情况下，使纤维

6、酶模爨大大增热，并大大敬蛰了纤维的热性§％秘热力学性能。关键词：超高糨对分子质量聚乙烯纤维纳米粒子改性表面处理终搀睃黪PreparationofNano—particlesModifiedUltra—highMolecularWeightPolyethyleneFibersAbstractUltrab．ighmolecularweightpolyethylene(UHMWPE)fibershaveplentyofexcellentpropertiesandhavebeenusedwidelyinthefieldofin

7、dustryandotherspecialareas．ButUHMWPEfibersalsohavemanyshortages，whichlimittheapplicationoffibersincompositematerialsSoit'snecessarytomodifyUHMWPEfibersInrecentyears，thenewapplicationofnano-materialsisbeingdevelopedcontinuallyStudyonpolymernanocompositeshasbecome

8、hotspotsofresearch，Nowit’Swellknownthatnanocompositesc．anbestifferandtougherthanconventionalmaterials．Inthispaper,nano-partielesareaddedintoUHMWPEfibertomodifytheUHMW