文档介绍：超高分子量聚乙烯纤维( 超高分子量聚乙烯纤维( UHMWPE UHMWPE ) ) 1. ● 20 世纪 90 年代初出现的第三代高强高模纤维。●相对分子质量为 100 ~ 600 万, ●分子形状为具有方向性线型伸直链结构, ●取向度接近 100 % , ●强度是当今纤维之最,相当于优质钢材的 15 倍左右,比碳纤维大 2 倍,比芳纶纤维大 40 % , ●密度为 0. 97g/ cm3 ,是唯一能够浮在水面上的高性能纤维,是芳纶的 2/3 ,是碳纤维的 1/2. ●还具有耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。 ? 1979 年荷兰 DSM 公司采用凝胶纺丝与超倍拉伸方法在实验室制得了高强高模 UHMWPE 纤维, 1990 年实现工业化生产。?日本东洋纺公司于 1991 年根据 DSM 的专利技术建厂, 市场和产能不断扩大。?美国联合信号公司 1995 年开发成功 Spectra 纤维,模量较高, 1998 年产能翻番。?日本三井石化公司效率高,但残余溶剂难以彻底萃取掉,蠕变较大,市场竞争力不强。?我国已有两家企业可生产出强度高于/dtex 的品种,产能也日益提高,市场前景十分广阔。 (1)应用宇航,航天,航空,战争装备等:航天航空结构件、雷达罩、运钞车防弹装甲、直升机防弹装甲; 织物防护系列:软质防弹服、防刺衣、轻质防弹头盔、防护手套、防切割用品; 绳缆索网线类:舰艇及远洋船舶缆绳、轻质高压容器、深海抗风浪网箱、渔网、赛艇、帆船、滑雪撬等的理想材料。无纺织物类:防弹背心复合材料类: ??环氧树脂是纤维增强高聚物复合材料的主要基体材料,也是超高模聚乙烯纤维增强复合材料的重要基体。?聚乙烯基 UHMWPE 纤维增强复合材料(2)前景及研究方向由于 UHMWPE 纤维性能优异,应用潜力巨大, 受到了国内外的普遍关注。 UHMWPE 纤维今后研究及应用的发展趋势为:继续研究新的纺丝方法,提高生产效率,降低成本;提高 UHMWPE 纤维的结晶度和取向度,提高力学性能;继续研究切实可行的表面处理方法, 降低蠕变性能,扩大 UHMWPE 纤维在航空航天、光缆增强纤维、复合材料、耐压容器等方面的应用。总之,UHMWPE 纤维是很有发展及应用潜力的高科技纤维,加强这方面的研究工作,开创属于我们自己知识产权的新技术、新成果,必将对我国的国防及经济建设等方面作出大的贡献。 4. ,而且是层晶结构,可以通过聚乙烯是柔性链半结晶的高聚物,而且是层晶结构,可以通过高拉伸率的凝胶纺丝法或挤拉法纺丝,由于聚乙烯无庞大侧高拉伸率的凝胶纺丝法或挤拉法纺丝,由于聚乙烯无庞大侧基,结晶度好,能进行高倍拉伸,可制成有序取向伸直链的高基,结晶度好,能进行高倍拉伸,可制成有序取向伸直链的高模聚乙烯纤维。模聚乙烯纤维。原料: 原料: 高分子量线性聚乙烯制备方法:凝胶法(溶液纺丝) 熔融纺丝法关键技术:高倍拉伸橡胶弹性理论:交联点之间的统计链节数越大,可拉伸倍数越大。要求:降低分子之间的缠结点密度?凝胶纺丝- 超倍拉伸法原理:把超高分子量的聚乙烯( PE) 溶解于溶剂(十氢化萘等)制成浓度为 2 % ~ 10 % 的纺丝液,从喷丝孔喷出,低温下凝固成含有大量溶剂的凝胶状丝条,被形象的称作凝胶纺丝,再对凝胶状丝条除去溶剂后进行超倍热拉伸,得到了高强高模 PE 纤维。目的:在于使相互缠结的 UHMWPE 分子在溶剂中舒展解缠,纺成直径为几个厘米的凝胶状丝条,分子的这种舒展解缠状态在凝胶状丝条中得以保持,然后经过数百倍的多级拉伸得到纤度为 200dtex ~ 5000dtex 的高强高模 UHMWPE 纤维。从微观结构上看超倍拉伸后的纤维大分子沿纤维轴方向得到了充分的舒展和伸直,取向度和结晶度显著提高, 大分子的末端数少,从而实现了 UHMWPE 纤维的高强高模。凝胶法所选溶剂: 凝胶法所选溶剂: ?十氢化萘溶剂?矿物油溶剂?石蜡溶剂?乳化混合油剂?煤油、汽油等溶剂?采用干湿法,即原液自喷丝孔喷出以后,先经过一段几厘米的空气层,在进入凝固浴冷却成型。??影响纺丝成型的因素: 影响纺丝成型的因素: 溶液的浓度:溶液太稀,虽然大分子间缠结溶液的浓度:溶液太稀,虽然大分子间缠结少,易保持原有形态,但拉伸速度很慢,不利少,易保持原有形态,但拉伸速度很慢,不利于伸展;浓度较大,缠结点太多,同样无法达于伸展;浓度较大,缠结点太多,同样无法达到高倍拉伸的目的到高倍拉伸的目的因此适宜的浓度:半稀状态,一般为因此适宜的浓度:半稀状态,一般为 %--10% %--10% 左右。左右。超倍拉伸: