【摘要】：UHMWPE作為一種熱塑性工程塑料,具有較高的抗沖擊性、耐磨性、自潤滑性、抗老化性等,綜合性能優(yōu)異。UHMWPE薄膜兼具了 UHMWPE優(yōu)異的物理化學(xué)性能,將其雙向拉伸后薄膜變薄,力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)性能得到明顯改善,順應(yīng)了“以塑代鋼”的可持續(xù)發(fā)展理念。鑒于UHMWPE分子鏈結(jié)構(gòu)的特殊性,本文在課題組前期改性成果的基礎(chǔ)上,對(duì)UHMWPE流動(dòng)改性工藝進(jìn)行了優(yōu)化,研究發(fā)現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿組合情況對(duì)UHMWPE改性料流動(dòng)性影響很大,TE-20擠出機(jī)螺桿組合中剪切塊的總長度占螺桿長度的21.24%,TE-35的占33.03%,對(duì)改性劑UL的利用率和混煉效果大大提高。以TE-35擠出機(jī)的螺桿組合,UL添加量為1份時(shí)即可滿足要求,制備的UHMWPE改性顆粒料熔體流動(dòng)速率為2.44g/10min,熔點(diǎn)為135.65℃,結(jié)晶度為39.9%,與未改性原料相比晶體的微觀結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生太大改變,結(jié)晶相仍然是由折疊鏈構(gòu)成,結(jié)晶度略有提高。然后,本文采用管膜法,以UHMWPE改性顆粒料為原料,由單螺桿擠出機(jī)熔融擠出,經(jīng)過課題組自行設(shè)計(jì)的錐形模具,在牽引機(jī)的牽引下實(shí)現(xiàn)了薄膜的同步雙向拉伸,通過實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)工藝條件:薄膜橫縱向拉伸倍率均為4、拉伸溫度為138℃、擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為7rpm,所制備的薄膜寬幅約為500mm,厚度約為0.06mm。與未拉伸片膜相比,橫向拉伸強(qiáng)度提高了 30.2%,縱向拉伸強(qiáng)度提高了 39.8%,結(jié)晶度提高了 11.1%,分子鏈的規(guī)整度大大提高,晶體的取向明顯,晶粒尺寸變小,證明了管膜法制備UHMWPE薄膜的方案是可行性的。最后,本文采用平膜法,研究了拉伸溫度、拉伸倍率、拉伸速率對(duì)薄膜力學(xué)性能和晶體結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)采用平膜法可以通過控制工藝條件制備出各向同性和各向異性的雙向拉伸UHMWPE薄膜。當(dāng)拉伸倍率為2.5×2.5時(shí),與未拉伸片膜相比,薄膜的拉伸強(qiáng)度提高了 220.57%,微觀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了橫縱取向相近的網(wǎng)格結(jié)構(gòu);當(dāng)拉伸倍率為2×3時(shí),薄膜的橫向拉伸強(qiáng)度提高了 206.26%,縱向提高了 591.89%,縱向取向程度大于橫向,微觀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了約5μm×15μm的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ325.12;TB383.2
【圖文】：

同步雙向拉伸包括平膜法雙向拉伸和管膜法雙向拉伸，均需要在雙向拉伸逡逑機(jī)上實(shí)現(xiàn)。拉伸機(jī)主要包括伸曲鏈條式、線型磁電傳動(dòng)式、螺桿傳動(dòng)式、輥組逡逑縱向拉伸－導(dǎo)輥橫向拉伸組合式。如圖１．１和圖１．２所示［５９］，分別為管膜法雙向逡逑拉伸工藝圖和平膜法雙向拉伸工藝圖。平膜法雙向拉伸和管膜法雙向拉伸相比，逡逑平膜法生產(chǎn)效率高，拉伸比較大，產(chǎn)品性能高，而管膜法投資較少、操作簡單、逡逑所需廠房面積小，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生邊角料，環(huán)保節(jié)能。逡逑／／邐「＿邋】邋Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ逡逑／／邐１」１Ｍ邋ｎｉｐ邋ｒｏｌｌｓ逡逑／／逡逑／，0邋ＦＴ邋ｊ邋Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ逡逑ｌｊ邐Ｉ—１邐—｜邋Ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ邋ｕｎｉｔ逡逑Ｉ邐＊＝＝ｒ邐�。剑藉义希孢�§邐ｉ逡逑／／邐Ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ邋ｂｏａｒｄｓ逡逑ｌｊ邐２０４邋ｎｉｐ邋ｒｏｌｌｓ逡逑ｊ邐ｒ＞邋ｃ－邋＼ｚ，邐Ａｎｎｅａｌｌｔｎｇ邋ｏｖｅｎ逡逑ｒ—７邋Ｅｘｔｒｕｄｅｒ邐ｊ邐—邋一。逡逑／邋ＷａｌＣＴ邋ｂａｔｈ逡逑１邋Ｉ逡逑＿＿＿＿＿＿＿＿邐Ｏ邋Ｗｉｎｄ邋ｕｐ邋ｕｎｉｔ邋Ｏ逡逑圖１．１管膜法雙向拉伸工藝圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｂｉ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ邋ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏ

邐ＵＨＭＷＰＥ改性顆粒料的制備逡逑如圖２．１為制備ＵＨＭＷＰＥ改性顆粒料的工藝流程圖，圖２．２為制備逡逑ＵＨＭＷＰＥ改性料的實(shí)際設(shè)備圖。逡逑圖２．２制備ＵＨＭＷＰＥ改性料的設(shè)備圖逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｔｈｅ邋ａｃｔｕａｌ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ邋ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ邋ｏｆ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ＵＨＭＷＰＥ邋ｒｅｓｉｎｓ逡逑２．２．３．２性能測試與表征逡逑（１）邐ＭＦＲ性能測試逡逑將制備的ＵＨＭＷＰＥ改性顆粒料放入ＭＩ４００熔融指數(shù)儀料筒，設(shè)定測試溫逡逑度２３０°Ｃ，負(fù)荷２．１６ｋｇ，測定熔體的流動(dòng)速率指數(shù)（ＭＦＲ），取樣條３次，并逡逑求取平均值。ＭＦＲ的計(jì)算公式為：逡逑Ｗ逡逑ＭＦＲ邋＝邋６００ｘ——邐式（２．１）逡逑ｔ逡逑式中：ＭＦＲ為熔體流動(dòng)速率，ｇ／１０ｍｉｎ；逡逑Ｗ為切取樣條的質(zhì)量，ｇ；逡逑ｔ為切取樣條的時(shí)間間隔，ｓ。逡逑（２）

用中小導(dǎo)程螺紋元件，螺桿的混煉效果越強(qiáng)。如表２．４所示為兩組雙螺桿擠出逡逑機(jī)的螺桿組合情況，表２．５所示為兩組雙螺桿擠出機(jī)造粒的熔體的ＭＦＲ。逡逑由圖２．３可知，用ＴＥ－２０和ＴＥ－３５雙螺桿擠出機(jī)造粒時(shí)發(fā)現(xiàn)：隨著流動(dòng)改逡逑性劑ＵＬ添加量增多，熔體的ＭＦＲ逐漸增大。這是因?yàn)椋眨棠軌蜻M(jìn)入ＵＨＭＷＰＥ逡逑微粒內(nèi)部，滲入到互相纏結(jié)的ＵＨＭＷＰＥ的分子鏈之間，在分子鏈之間起到潤逡逑滑作用，使得內(nèi)摩擦減小，分子鏈靈活性增強(qiáng)，分子鏈間的纏結(jié)點(diǎn)在分子鏈的逡逑無規(guī)熱運(yùn)動(dòng)下不斷解纏，纏結(jié)點(diǎn)密度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)。逡逑２２逡逑

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本文編號(hào)：2801175