UHMWPE納米纖維增強(qiáng)LLDPE基復(fù)合材料.pdf

1、本文首先采用溶液紡絲的方法制備了具有串晶(shish-kebab)結(jié)構(gòu)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)納米纖維，通過改變紡絲液的濃度和紡絲時(shí)間等過程參數(shù)來改變納米纖維的微觀形貌和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，進(jìn)而推斷shish-kebab的形成機(jī)理;其次，通過熱壓成型的方法制備出UHMWPE納米纖維增強(qiáng)LLDPE基復(fù)合材料，再對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能、二維廣角X射線散射(2D-WAXD)、二維小角X射線散射(2D-SAXS)和差示掃描量熱儀(DSC)等測試，研究

2、微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系，并找出UHMWPE納米纖維對(duì)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理。
　　 本課題的研究工作和研究結(jié)果表明:
　　 1.采用溶液紡絲的方法，在適宜的紡絲條件下均能得到UHMWPE的納米纖維，纖維直徑在100nm左右，并且纖維的內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)為shish-kebab晶;紡絲液濃度對(duì)納米纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)有較大影響，當(dāng)溶液濃度為0.001wt％時(shí)，纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種新奇的內(nèi)部相連的shish-kebab結(jié)構(gòu)，這種晶體結(jié)

3、構(gòu)在以前的文獻(xiàn)中還未見報(bào)道，并且我們發(fā)現(xiàn)，不論是減小或增大紡絲液濃度，纖維大多都呈現(xiàn)傳統(tǒng)的shish-kebab結(jié)構(gòu);紡絲時(shí)間對(duì)納米纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)也具有較大影響，當(dāng)紡絲時(shí)間超過或等于5min時(shí)，能夠得到UHMWPE的納米纖維，并且隨著紡絲時(shí)間的延長，納米纖維的直徑增大，其內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)也由多重shish-kebab轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的shish-kebab結(jié)構(gòu);在紡絲過程中，由于UHMWPE的分子鏈非常長，分子鏈段在剪切力的作用下沿著流動(dòng)方向取向

4、形成shish，繼而再誘導(dǎo)那些無規(guī)的分子鏈在其上附生結(jié)晶形成kebab。
　　 2.僅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8wt％的UHMWPE納米纖維的引入，卻使復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了顯著提高，其中屈服強(qiáng)度提高了90％，拉伸強(qiáng)度提高了22％，拉伸模量提高了40％;雖然UHMWPE納米纖維的引入對(duì)復(fù)合材料基體的分子鏈取向和片晶取向均沒有產(chǎn)生影響，但卻使基體的結(jié)晶度、晶區(qū)厚度、長周期和晶體完善程度增大，同時(shí)在纖維與基體的界面處還形成了界面橫晶結(jié)構(gòu)，這