超高相对分子质量聚乙烯纤维.ppt

1、超高相对分子质量聚乙烯纤维 材料1006 是什么 是什么 为什么 怎么样 是什么 是什么 为什么 怎么样 是什么 超高相对分子质量聚乙烯纤维 简称UHMWPE 又称高强高模聚乙烯纤维 是目前世界上比强度和比模量最高的纤维 其分子量在100万 500万的聚乙烯所纺出的纤维 其相对密度小于1 纤维浮于水 除此以外 该纤维还具有耐海水腐蚀 耐化学试剂 耐磨损 耐紫外线辐射等特性 是什么 1 良好的力学性能 强度在2 5 3 8GPa 断裂伸长在3 6 之间 与碳纤维玻璃纤维和芳纶相比 纤维的断裂功较大 如果再考虑比重的话 在保持良好的性能同时 还能省重量 是什么 2 耐疲劳性 耐磨损性 PE纤维断裂

2、时所能承受的往复次数比芳纶 PPIA 纤维高一个数量级 特别适用于耐疲劳要求高的场合 碳纤维和玻璃纤维具有较高模量 但脆性大 易断裂 而UHMW PE纤维即使具有较高的模量 但在大变形作用下仍然具有柔韧性 耐挠曲 有良好的加工性能 是什么 3 良好的耐冲击性 UHMW PE纤维的冲击强度几乎与尼龙相当 在高速冲击下的能量吸收是芳纶 PPTA 纤维 尼龙纤维的两倍 这种性能非常符合制作防弹材料 高速冲击时几种纤维的冲击强度 是什么 是什么 4 优良的耐光性 芳纶纤维不耐紫外线 使用时必须避免阳光直接照射 而聚乙烯纤维由于化学结构上的优势 是有机纤维中耐光性最优异的纤维 即使经1500小时的光照

3、纤维的强度保持率仍在60 以上 纤维的耐光性 是什么 是什么 5 优良的耐化学品性能 UHMW PE纤维大分子链上不含任何芳香环 氨基 羟基或其它易受活性试剂攻击的化学基团 结晶度又高 因此在各种苛性环境中强度均保持在90 以上 而芳纶在强酸强碱中下降则很大 是什么 6 热性能 普通聚乙烯纤维的熔点为134 左右 UHMW PE纤维的熔点比其高10 20 为什么 性质 结构 聚乙烯纤维的分子量大于106 其晶体强度和结晶模量理论值分别为31 362GPa 而实际纤维的拉伸强度和模量为3 5和116GPa 伸长率为3 4 聚乙烯分子量 M 与纤维强度 之间的关系可用如下经验公式表示 MK k 0

4、 2 0 5 显然 纤维强度随分子量增加而增大 然而 随分子量增加 加工过程中大分子的缠结程度亦随之增大 给加工造成一定的困难 为什么 性质 结构 结构单元为 CH2 CH2 n 分子链截面积为0 193 nm 2 大分子间的作用力以色散力为主 内聚能密度259J cm3 结构规整 易结晶 晶格中分子链呈平面锯齿形 按分子链断裂理论 当纤维中无限长的大分子链完全伸展时所得的抗张强度就是大分子链极限强度的加和 它的分子具有平面锯齿形的简单结构 没有庞大的侧基 分子链间无较强的结合键 这些结构特征能减少结构缺陷 也是顺利进行高倍热拉伸的关键 从分子结构角度看 高密度线性聚乙烯是最能接近理论极限强度

5、的高聚物 为什么 性质 结构 分子链中不含极性基团 平均分子量高 分子量分布窄 支链短而少 结晶度高 UHMW PE纤维大分子链上不含任何芳香环 氨基 羟基或其它易受活性试剂攻击的化学基团 结晶度又高 因此在各种苛性环境中强度均保持在90 以上 为什么 性质 结构 要提高纤维的强度和模量就必须增加非晶区的缚结分子数 冻胶纺时 在拉伸力的作用下 非晶区大分子被拉直形成缚结分子 晶区的折叠链逐渐伸展成伸直链 从而使纤维的强度和模量向理论值发展 要使柔性链高聚物纤维达到高性能化必须考虑如下四个方面 尽量提高聚合物大分子的分子量 尽量提高非晶区缚结分子的含量 尽量减少晶区折叠链含量 增加伸直链的含量 尽量将非晶区均匀分散于连续的伸直链结晶基质中 为什么 性质 结构 怎么样 来 生产 制备 HOW 往 应用 冻胶纺丝法 怎么样 应用 性质 高强度 高模量 低密度 耐冲击 耐磨损 耐光照 B 安全防护 防弹衣 头盔 防切割手套 运钞车等 A 绳索 航天降落伞 飞机绳索 水上浮绳 船缆 C 渔业 渔网 养殖网箱 D 体育用品 滑雪板 冲浪板 体育用品骨架等 E 其他复合应用 航天结构材料 水上结构材料 高性能轻质雷达罩 医用高分子材料 谢谢 材料1006班