热拉伸的超高分子量聚乙烯的晶体结构和力学性能VIP免费

第5期1995年1o月高·分子学报ACTAP0LYMERIC^SIN[CAN“5Oct．199，1／，敷伸的超高分子量聚乙烯的晶体结构和力学性能1／，拉伸的超高分子量聚乙烯的晶体结构和力学性能l燮姜寻篝《；、tzA摘要讨论了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的熔融一次拉伸和二次拉伸的晶体结构和力学性能．利用WAXD和SAXD测定了拉伸片的晶体取向因子和极圈，晶粒尺寸，晶体畸变，长眉期等晶体结构．用DSC和VES铡定热性能和动态力学性能．应力一直变实验测定拉伸片的榜氏模量，断裂强度和伸长．这些实验结果说明UHMW-PE经二次拉伸能产生正交晶系的伸直链晶体．二次拉仲片由折叠链片晶和伸直链晶体两元结构组成．二次拉伸片的榜氏模量比一次拉伸片有大幅度提高．二次拉伸片的晶体结构和力学性能是在一次拉伸的基础上形成的．关t词超高分子量琶堡，垫垄垫二次拉伸，邑堡堕塑和芏丝盛用Ziegler．natta催化剂在低压下可以合成粘均分子量高达l0‘以上的线形聚乙烯，即超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)．它比通常分子量的高密度聚乙烯(HDPE)有更好的韧性、耐磨性、自润滑性、吸湿性和化学惰性．由0．5～l0予刍uHMw—PE形成的凝胶溶液进行纺丝，得到凝胶纤维，经干燥后再牵伸～30倍就能生成强度4．3GPa，模量～l19GPa的纤维．另外如果把0．5均UHMW—PE溶液结晶而得到的凝胶自然干燥，再牵伸500倍髓得到强度为8．19GPa模量为20OGPa的超高性能纤维“一．然而，熔融结晶的UHMW—PE，只有在高温下拉伸才能达到较高的拉伸比．Naka．yama在UHMW—PE的熔融态进行单轴拉伸，做到20—25倍的拉伸比，模量达到l5GPa，强度0．5GPa．溶液结晶和熔融结晶的UHMW—PE的拉伸性能会有如此大的差别，显然与它们的凝聚态结构的差异密切相关．因此，对UHMW-PE的聚合结晶化物，溶液结晶化物，熔融结晶化物以及它们的高度拉伸产物的结构研究引起了极为广泛的关注一．我们的主要工作是把熔融热压的UHMW—PE片，在熔点以上进行一次单轴拉伸，将一次拉伸片经充分熔融后，在同样的条件进行二次拉伸．测定不同的拉伸比和二次拉伸后的结晶结构，热性能，动态力学性能和抗张性能．我们发现经过拉伸的UHMW—PE片，熔融后再进行二次拉伸，先前的结构和性能的历史并不因熔融而完全消逝，二次拉伸是一次拉伸的继承和发展．1实验部分1．1样品的倒鲁‘1⋯993-．o．8-11收稿；部分内容作为luPAc技术报告的一部分，曾在Pure＆AppliedChem．．1991，6ZO2)上发裹57，维普资讯http://www.cqvip.com高分子学报本实验采用三井石油化学的HizexMixlen240MUHMW—PE粉末，M，一1．9×10'，T一141．2℃．将240MUHMW—PE在210~C，~20MPa的压力下，模压制得厚为1—1．5ram的摸压片．把240M模压片裁制成9×9cm的方块固定在薄膜拉伸装置上(KokyoSelkiCO-)进行单轴拉伸，拉伸温度分别为135℃和140％2．把拉伸后的片裁成50×10ram长方条，用]nstron拉力机，夹距25mm，在150~C榕融2O分钟后，在135~C和140~(2做2～3倍二次拉伸．1．2样昌的裹征所有x一射线衍射实验是在日本理学的D／max一7^衍射仪上进行的，采用Cu—K辐射，Ni滤波．广角x一射线衍射(WAXD)实验的挟缝系统为DS／RS／SS一0．5。／0．15ram／0．5。．晶粒尺寸是由Scherrer公式，从WAXD曲线的积分宽度计算的．仪器加宽校正，用单晶硅粉傲为标准样．采用Kd．和K：蜂分离的方法，消除：加宽的影响．晶体取向的铡定既用了极周的方法也进行了晶体取向园子的计算．200和020的极图是利用B一7半自动极图附件，通过Decker透射法与Schultz反射法相结合测定衍射强度，并傲背景和样品的吸收校正．a一轴和b一轴取向园子和是通过极图测定时的方位角扫描强度，利用Hermans公式计算的．c一轴取向因子，根据f。++f一0的关系求得．我们也利用002面的方位角扫描强度分布计算了，小角x一射线衍射(SAXD)用Kratky挟缝(7Om)，发生器功率为50kV×150mA．赦射强度经洛仑兹校正，由2dsin8一求长周期．升温扫描DSC曲线甩Perk；．nEimaDSC-2型差示扫描量热仪镯I定．在高纯N2气梳下进行，升温速度为10~C／rain．动态力学性能用DDV-1I-EA粘弹谱议测定，频率为1IHz，升温速度为3~C／min，Nz保护．抗张试验用Instron-I122拉力机．样条长×宽为16×0．5mm，拉伸速...