高粘度聚丙烯熔紡纖維的制備及其性能研究.pdf

1、高粘度聚丙烯是一種新型高性能纖維。軟化點(diǎn)高，連續(xù)使用溫度可達(dá)110~120℃，無(wú)毒、成本低。不僅具有耐沖擊、耐化學(xué)性等特點(diǎn)，更重要的是高粘度聚丙烯相對(duì)于UHMWPE具有較高的硬度和熔點(diǎn)，以及更優(yōu)良的耐熱性(使用溫度更高，大約高30℃)。但由于高粘度聚丙烯的分子量大，熔體粘度大，造成流動(dòng)性差，熔融紡絲困難。因此對(duì)高粘度聚丙烯熔融紡絲的探討和研究具有重要的意義。
　　本論文利用添加有機(jī)硅共混改性的方式對(duì)高粘度聚丙烯進(jìn)行潤(rùn)滑改性。利用F

2、TIR、TG、DSC、POM、XRD、DMA、熔融指數(shù)儀和毛細(xì)管流變儀分別研究了有機(jī)硅/高粘度聚丙烯體系的作用機(jī)理、熱性能、結(jié)晶性能和流動(dòng)性能；利用EDS能譜儀、微觀接觸角、電子單纖維強(qiáng)力儀、SEM、聲速取向儀研究了有機(jī)硅的遷移行為及對(duì)高粘度聚丙烯熔紡工藝、纖維拉伸、結(jié)構(gòu)形貌及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：
　　1. FTIR譜圖表明在1024cm-1與1645cm-1處分別出現(xiàn)了Si-O與酰胺基(-NHCO-)的吸收峰，說(shuō)明了在機(jī)械

3、和熱的作用下高粘度聚丙烯與有機(jī)硅發(fā)生了接枝反應(yīng)。
　　2. TG測(cè)試結(jié)果表明，N2下高粘度聚丙烯的熱穩(wěn)定性較空氣下的高，有機(jī)硅的加入使高粘度聚丙烯的降解起始溫度提高到了394.0℃。XRD、POM和DSC研究表明有機(jī)硅的加入使高粘度聚丙烯的結(jié)晶出現(xiàn)異相成核，誘導(dǎo)了β晶型的生成，增大了結(jié)晶速率，細(xì)化了球晶尺寸，有利于獲得較高拉伸倍數(shù)和較強(qiáng)韌性的纖維。
　　3.高粘度聚丙烯是一種假塑性流體，表觀粘度隨著剪切速率的增大而減小，表現(xiàn)

4、出切力變稀的現(xiàn)象，且表觀粘度隨溫度的升高而降低。有機(jī)硅的加入使高粘度聚丙烯的熔融指數(shù)由3.9g/10min增加至6.5g/10min，減小了高粘度聚丙烯的表觀粘度，降低了粘流活化能，改善了加工流動(dòng)性。DMA測(cè)試表明有機(jī)硅提高了高粘度聚丙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和儲(chǔ)能模量E’，提高了纖維的力學(xué)性能。
　　4. EDS和接觸角測(cè)試表明，經(jīng)溫度處理后Si元素的分布發(fā)生了變化，有機(jī)硅在高粘度聚丙烯中發(fā)生了遷移，使共混樣品的接觸角由99.

5、14°增大至108.8°，提高了高粘度聚丙烯纖維表面的光滑性。有機(jī)硅在高粘度聚丙烯的加工中不僅起到了外潤(rùn)滑的作用，降低了熔融紡絲的溫度和組件壓力，同時(shí)也起到了內(nèi)潤(rùn)滑的作用，提高了纖維的拉伸倍數(shù)和斷裂強(qiáng)度。
　　5.對(duì)高粘度聚丙烯進(jìn)行熔融紡絲，熔紡工藝參數(shù)與拉伸測(cè)試表明有機(jī)硅的添加降低了高粘度聚丙烯的紡絲溫度，改善了纖維表面破裂和不均勻的現(xiàn)象，提高了初生纖維的拉伸倍數(shù)，并采用一級(jí)水浴，二級(jí)、三級(jí)油浴進(jìn)行拉伸，得到拉伸倍數(shù)為5.775