發(fā)布時(shí)間：2017-10-09 19:30

  本文關(guān)鍵詞：富含取向串晶的超高分子量聚乙烯薄膜及串晶聚集體纖維的制備與表征

  更多相關(guān)文章： 超高分子量聚乙烯 剪切誘導(dǎo)結(jié)晶 串晶 聚集體 力學(xué)性能 薄膜 纖維

【摘要】：首先采用自制的裝置通過剪切溶液誘導(dǎo)結(jié)晶的方法制備了超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)薄膜。分析討論并最終確定了制備富含取向串晶的UHMWPE薄膜的參數(shù)。掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)結(jié)果顯示,富含取向串晶的UHMWPE薄膜(film-300)由大量規(guī)整排列的串晶以及少量的無(wú)定形部分組成,說明film-300富含取向串晶結(jié)構(gòu)。隨后,本文對(duì)film-300的形成機(jī)理進(jìn)行了闡述。為了研究剪切力的有無(wú)對(duì)于制品微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,本文通過溶液澆注的方法制備了UHMWPE溶液澆注薄膜(film-0),并以掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)、二維廣角X射線衍射(two dimension wide angle X-ray diffraction,2D-WAXD)、二維小角X射線散射(two dimension small angle X-ray scattering,2D-SAXS)、差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry,DSC)、拉伸測(cè)試表征了兩種薄膜力學(xué)性能以及微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示,film-0由大量的片晶和無(wú)定形物質(zhì)組成;film-300的拉伸強(qiáng)度、取向度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)、晶片厚度、晶粒的大小均較大,而晶粒數(shù)量、斷裂伸長(zhǎng)率卻相對(duì)較低。其次,通過另外一種自制的裝置,由剪切誘導(dǎo)溶液結(jié)晶的方法制備了UHMWPE纖維。SEM結(jié)果顯示這種纖維完全由串晶組成,說明這種纖維是串晶的聚集體,并且串晶平行于纖維軸向方向規(guī)整排列。該串晶聚集體纖維具有較好的柔韌性,在打結(jié)位置并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂。隨后,對(duì)該串晶聚集體纖維的形成機(jī)理進(jìn)行闡述。拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該纖維的拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到111MPa。為了研究完全由串晶組成的制品與不含串晶的制品的微觀結(jié)構(gòu)的不同,本文制備了未受剪切力的UHMWPE薄膜(film)。并利用2D-WAXD、DSC研究了串晶聚集體纖維與未受剪切力薄膜的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果說明串晶聚集體纖維擁有較高的取向度(0.95)以及較高的結(jié)晶度(91.7%),而不含串晶的薄膜的取向度和結(jié)晶度分別為0和68.7%。
【關(guān)鍵詞】：超高分子量聚乙烯 剪切誘導(dǎo)結(jié)晶 串晶 聚集體 力學(xué)性能 薄膜 纖維
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O632.12;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 前言12
• 1.2 聚合物的晶體結(jié)構(gòu)和晶體形貌12-15
• 1.2.1 聚合物的晶體結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 聚合物的晶體形貌13-15
• 1.3 串晶的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理15-19
• 1.3.1 串晶的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 串晶的形成機(jī)理17-19
• 1.4 串晶對(duì)于聚合物制品力學(xué)性能影響19-24
• 1.4.1 串晶對(duì)于聚合物纖維力學(xué)性能的影響19-22
• 1.4.2 串晶對(duì)于注塑制品力學(xué)性能的影響22-24
• 1.5 本論文的目的和主要工作24-26
• 1.5.1 主要目的24
• 1.5.2 主要工作24-26
• 2 富含取向串晶的UHMWPE薄膜的制備與表征26-45
• 2.1 引言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器26-27
• 2.2.2 剪切誘導(dǎo)結(jié)晶法制備UHMWPE薄膜的裝置及流程27
• 2.2.3 富含取向串晶的UHMWPE薄膜制備工藝的確定27-31
• 2.2.3.1 轉(zhuǎn)速對(duì)于制品拉伸強(qiáng)度的影響28-29
• 2.2.3.2 PTFE棒與石英管內(nèi)壁間距對(duì)于制品拉伸強(qiáng)度的影響29
• 2.2.3.3 PTFE棒表面溫度對(duì)于制品拉伸強(qiáng)度的影響29-31
• 2.2.4 富含取向串晶的UHMWPE薄膜與溶液澆注薄膜的制備31-32
• 2.2.5 樣品的表征32-33
• 2.2.5.1 掃描電子顯微鏡（SEM）32
• 2.2.5.2 二維廣角X射線衍射（2D-WAXD）及二維小角X射線散射（2D-SAXS）32-33
• 2.2.5.3 差示掃描量熱（DSC）測(cè)試33
• 2.2.5.4 拉伸性能測(cè)試33
• 2.3 結(jié)果與討論33-43
• 2.3.1 富含取向串晶的UHMWPE薄膜的微觀形貌與形成機(jī)理33-36
• 2.3.1.1 富含取向串晶的UHMWPE薄膜的微觀形貌33-35
• 2.3.1.2 富含取向串晶的UHMWPE薄膜形成機(jī)理35-36
• 2.3.2 澆注薄膜的微觀形貌36-37
• 2.3.3 富含取向串晶的UHMWPE薄膜與澆注薄膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)37-43
• 2.3.3.1 富含取向串晶的UHMWPE薄膜與澆注薄膜的分子鏈取向及晶體參數(shù)37-40
• 2.3.3.2 富含取向串晶的UHMWPE薄膜與澆注薄膜的長(zhǎng)周期及晶片厚度40-43
• 2.3.4 富含取向串晶的UHMWPE薄膜與澆注薄膜的力學(xué)性能43
• 2.4 結(jié)論43-45
• 3 UHMWPE串晶聚集體纖維的制備與表征45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器46
• 3.2.2 UHMWPE串晶聚集體的制備46-47
• 3.2.2.1 UHMWPE串晶聚集體制備裝置46-47
• 3.2.2.2 UHMWPE串晶聚集體及溶液澆注薄膜的制備47
• 3.2.3 表征47-48
• 3.2.3.1 掃描電子顯微鏡47
• 3.2.3.2 二維廣角X射線衍射（2D-WAXD）47
• 3.2.3.3 差示掃描量熱（DSC）測(cè)試47-48
• 3.2.3.4 拉伸性能測(cè)試48
• 3.3 結(jié)果與討論48-56
• 3.3.1 UHMWPE串晶聚集體纖維的微觀形貌48-50
• 3.3.2 UHMWPE串晶聚集體纖維的形成機(jī)理50-51
• 3.3.3 UHMWPE串晶聚集體纖維的力學(xué)性能51-53
• 3.3.4 UHMWPE串晶聚集體纖維及溶液澆注薄膜的微觀結(jié)構(gòu)53-56
• 3.4 結(jié)論56-57
• 4 結(jié)論與展望57-59
• 4.1 結(jié)論57
• 4.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果66-67
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷66
• 在學(xué)期間發(fā)表的的學(xué)術(shù)論文66-67
• 致謝67

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本文編號(hào)：1002013