超高分子量聚乙烯的交联改性研究

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1、学校代码：10255学号：2160410东华大学硕士学位论文超高分子量聚乙烯的交联改性研究RESEARCHONCROSSLINKINGMODIFICATIONOFULTRAHIGHMOLECULARWEIGHTPOLYETHYLENE学科专业：材料工程作者姓名：刘群指导老师：胡祖明答辩日期：2018年5月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的

2、内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学刘群硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注马敬红教授答辩委员会主

3、席东华大学博导侯秀红高级工程师答辩委员会委员上海化工研究院企业导师陈惠芳教授答辩委员会委员东华大学硕导吉亚丽副教授答辩委员会委员东华大学硕导滕翠青副教授答辩委员会委员东华大学硕导夏于旻讲师答辩委员会委员东华大学硕导周哲副教授答辩委员会委员东华大学硕导黄涛讲师答辩委员会秘书东华大学硕导东华大学硕士学位论文超高分子量聚乙烯的交联改性研究超高分子量聚乙烯的交联改性研究摘要超高分子量聚乙烯（UHMWPE）分子量高，结构简单，无毒无害，具有优异的综合性能，可加工制作成管材、板材、薄膜和纤维等产品，使其得到广泛的应用。但是也存在抗蠕变性能差、易老化、亲水性差和耐热性差等不足。过氧

4、化物交联可以形成三维网状结构，在乙丙橡胶、电缆皮层和聚乙烯板材等材料得到广泛应用。同样，过氧化物交联也可以赋予UHMWPE优异性能，改善其不足。因此，本论文以过氧化二异丙苯（DCP）为交联剂，与UHMWPE树脂粉末混合热压成片材，探讨了DCP含量对交联UHMWPE片材性能的影响。另外，研究了十氢萘反顺比例和纺丝温度对冻胶纺UHMWPE纤维性能的影响，进而探讨了DCP交联改性对UHMWPE纤维性能的影响。本论文采用相对分子质量为100万的UHMWPE原料与DCP制备DCP/UHMWPE复合母料，通过热压法制备交联UHMWPE片材。DSC和XRD测试结果表明：交联剂DCP

5、确实可以引发UHMWPE发生交联，而且非等温交联反应符合一级反应。随着DCP含量的增加，片材的结晶度和重结晶度都有降低，Tm和Tc也随之而降低，（110）和（200）晶面对应的晶粒尺寸大小也随着DCP含量的增加而减小。对交联改性前后片材的力学性能研究表明，DCP含量由0.5%增加到2%时，交联UHMWPE片材的强度有一定程度上降低，但同时断裂伸长率也大幅度的降低。交联UHMWPE片材的蠕变伸长率降低，未I东华大学硕士学位论文超高分子量聚乙烯的交联改性研究交联UHMWPE片材的20min蠕变伸长率为33.75%，2%DCP交联UHMWPE片材的20min蠕变伸长率降低到

6、7.09%，蠕变伸长率降低了78.99%。其次，使用十氢萘作为溶剂制备了UHMWPE冻胶，采用冻胶纺丝-超倍热拉伸法制备UHMWPE纤维。主要研究了十氢萘反顺比例、UHMWPE溶解温度和DCP含量对十氢萘自冻胶中析出率随时间的变化的影响，进一步探讨了十氢萘反顺比例、纺丝温度对UHMWPE纤维性能的影响。研究结果表明：反顺比例为60:40的十氢萘最终析出量最小，而反顺比例为90:10的十氢萘最终的析出量最大。随着溶解温度的增加，十氢萘析出率增大。改性后冻胶中的十氢萘析出率明显比改性前冻胶中的十氢萘析出率高。十氢萘冻胶纺UHMWPE纤维工艺表明，通过力学性能作为依据分析得

7、出，纺丝温度为160℃、反顺比例为60:40的十氢萘冻胶纺的UHMWPE纤维力学性能最优异。最后，将DCP均匀混合入UHMWPE纺丝混合液中进行冻胶纺改性UHMWPE纤维，主要研究了DCP含量对改性纤维的结构形态、结晶性能、力学性能和抗蠕变性能的影响。DSC测试结果表明，改性后冻胶干燥纤维结晶度和重结晶度均减小，Tm也略微降低。改性纤维抗蠕变性能研究表明，在高温低应力环境下，改性后纤维抗蠕变性能明显得到提高，0.8%DCP改性UHMWPE纤维在60℃下的20min抗蠕变改善效果和15min应变回复改善效果分别为12.12%和1.67%，而100℃下的