论文总字数：16606字

摘 要

超高分子量聚乙烯纤维因其高比强度、比模量和优良的耐低温、耐化学腐蚀等特性而成为一种主流工程塑料，被称为第三代高性能纤维。但由于聚乙烯没有极性基团，这在很大程度上决定了聚乙烯的分子间作用力很小。也正是聚乙烯的这些微观结构决定了PE易结晶、加工困难、抗蠕变性能差。虽然UHMWPE纤维本身具有诸多优点，但其本身的性能缺陷也大大限制了其自身的发展，对其进行新的改性研究尤为重要。本文概述了UHMWPE纤维的基本生产方式与改性方法以及双亲分子自组装的应用，探讨了双亲分子通过光引发固定到聚乙烯纤维表面进行极性处理，以此增加纤维的亲水性与力学性能。

关键词：双亲分子 超高分子量聚乙烯 改性 性能 应用

Abstract

Ultra-high molecular weight polyethylene material has become a popular engineering plastic because of its high specific strength, specific modulus, quality low temperature resistance, and chemical resistance. It is called the third generation of high-performance fiber. However, because polyethylene has no polar groups, this largely determines the intermolecular force of polyethylene is very small. It is precisely these microstructures of polyethylene that make PE easy to crystallize, difficult to process, and poor in creep resistance. Although UHMWPE fiber itself has many advantages, its own performance defects also greatly limit its own development, and it is particularly important to carry out new modification research. This article outlines the basic production methods and modification methods of UHMWPE fiber, as well as the application of self-assembly of parent molecules were summarized, and the polarity treatment on UHMWPE fiber surface was discussed by means of photoinduced fixation of parent molecules to the surface of polyethylene fiber, so as to improve the mechanical properties of UHMWPE fiber.

Key Words: Amphiphiles; UHMWPE fiber; Modified; Performance; Application

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2UHMWPE纤维简介 1

1.2.1超高分子量聚乙烯性能 1

1.2.2超高分子量聚乙烯的制备 2

1.3超高分子量聚乙烯的改性方法 3

1.3.1化学试剂处理法 3

1.3.2等离子表面处理法 3

1.3.3电晕放电处理法 4

1.3.4辐射接枝改性法 5

1.3.5其他处理方法 5

1.4纤维表面的表征技术 6

1.5双亲分子简介 6

1.5.1双亲分子概念 6

1.5.2双亲分子的应用 6

1.6分子自组装 7

1.6.1自组装简介 7

1.6.2分子自组装的方法与表征手段 7

1.6.3分子自组装应用 8

1.7本课题研究目的及主要内容 8

第二章 实验部分 9

2.1 引言 9

2.2 实验方案探究 9

2.2.1双亲分子（油酸聚乙二醇酯）改性UHMWPE纤维 9

2.2.2超高分子量聚乙烯纤维表面紫外接枝聚合改性 9

2.3 表征与测试 10

2.3.1接触角测试 10

2.3.2扫描电子显微镜测试 10

第三章 讨论分析 11

3.1双亲分子（油酸聚乙二醇酯）改性UHMWPE纤维研究分析 11

3.2超高分子量聚乙烯纤维表面紫外接枝聚合改性分析 11

第四章 小结与展望 13

4.1小结 13

4.2展望 13

参考文献 14

致谢 16

第一章 文献综述

1.1引言

超高分子量聚乙烯纤维是世界三大高科技纤维之一。UHMWPE的基体为聚乙烯，由于PE表面光滑、无支链，又被称为直链聚乙烯纤维，UHMWPE分子量达150万以上。由于聚乙烯没有极性基团，几乎不与活性基团反应，纤维表面光滑、界面粘结性差。且PE由于分子间作用力小，易发生内旋转而致PE纤维熔点较低，因此改变UHMWPE纤维的表面具有的重大意义。但UHMWPE纤维同时拥有着高比强度、比模量和优异的耐低温、耐化学腐蚀等性能，这使UHMWPE纤维成为一种主流的工程塑料，被人们广泛用于国防军工、功能服装，航空航天及复合材料等各种领域。

1.2UHMWPE纤维简介

20世纪70年代后，人们经过一系列的探索研究又发明了一种高效的生产方法：将粉末状UHMWPE纤维为原料，采用冻胶纺丝—超倍拉伸技术制备。这种制备工艺为纤维的工业化生产历程上添了浓重的一笔。其实早在上世纪30年代，UHMWPE纤维的基础理论就已经被提出；四十年后，Capaccio和Ward已经成功研制出了分子量为的UHMWPE纤维。而我国则于1964年成功研制出并投入工业生产。在UHMWPE纤维的生产实现了工业化后，著名纤维制造商：英国的Bridon纤维和意大利的SINA在其制造上取得了重大成就。随之而来的是Zwijnenburg等人又研发出了新型的溶液纺丝方法。由于溶液纺丝法才刚研发出，还并未十分完善，如此就不可避免的存在一定的缺陷。鉴于这些缺陷，Smith等人着手对该方法进行探索优化，他们经过不断试验后，将UHMWPE溶解在合适的溶剂中形成溶液，这样做是为了有效的减少聚乙烯分子的缠结，之后将物料加进挤出机，再通过多孔喷丝口挤出。接着将挤出的丝进行冷却，冷却完全后即为我们所需凝胶纤维。但此时含有较多杂质，需要尽可能多的去除溶剂，然后置于120℃-130℃的高温下拉伸，便能形成高取向度和高度有序的纤维，经过这种优化纤维的其伸长率超过100倍^[1]。到2001年时， UHMWPE纤维成为我国大力发展的高科技项目之一。

1.2.1超高分子量聚乙烯性能

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