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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 中国材料研究学会
哈尔滨工业大学
主编 苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:胡逸伦,赵文静,李志,夏晋程,冯玲英,沈贤婷,洪尉.UHMWPE初生态微观结构及不同成型条件下制品力学性能研究[J].材料科学与工艺,2020,28(5):1-10.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20190282.
HU Yilun,ZHAO Wenjing,LI Zhi,XIA Jincheng,FENG Lingying,SHEN Xianting,HONG Wei.Research on the microstructure of UHMWPE primary particles and mechanical performances of products under different processing conditions[J].Materials Science and Technology,2020,28(5):1-10.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20190282.
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UHMWPE初生态微观结构及不同成型条件下制品力学性能研究
胡逸伦1,2,3,赵文静1,2,3,李志1,2,3,夏晋程1,2,3,冯玲英1,2,3,沈贤婷1,2,3,洪尉1,2,3
(1.聚烯烃催化技术与高性能材料国家重点实验室,上海 200062;2.上海市聚烯烃催化技术重点实验室,上海 200062;3.上海化工研究院有限公司,上海 200062)[HJ1.0mm]
摘要:
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子量及线性分子链特性使其具备很多的优异性能,在军工、医药卫生等领域的应用越来越广泛的同时,对UHMWPE树脂的性能不断提出更高的要求。故利用高分辨扫描电镜(SEM)、高温凝胶色谱-红外联用(GPC-IR)、拉曼光谱(Raman)及差式扫描量热仪(DSC)对树脂初生态粒子的结晶结构、分子特性及热力学性能进行了研究,并通过控制模压过程中的冷却速率来研究UHMWPE样品的结晶行为,进而分析UHMWPE微观特性与宏观性能之间的关系。研究发现由次级颗粒和微纤组成的UHMWPE初生态粒子中具有大量的片晶和伸直链,分子链排列规整,结晶度高;但在熔融再结晶加工成制品的过程中,分子链的规整性遭到破坏,与初生态粒子相比,结晶度下降、缠结密度变大。另外,不同降温速率的样品中淬冷样品的分子链缠结密度最低,而低缠结、小的晶粒能够提升制品的耐冲击性能及断裂时的真应力。
关键词:  超高分子量聚乙烯  初生态粒子  结晶  缠结  力学性能
DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20190282
分类号:O631.1+
文献标识码:A
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0302302);上海市经济和信息化委员会审批的上海市军民融合专项项目(高性能防弹复合材料制品及其纤维级树脂的产业化与军民融合应用,2017-47)资助.
Research on the microstructure of UHMWPE primary particles and mechanical performances of products under different processing conditions
HU Yilun1,2,3,ZHAO Wenjing1,2,3, LI Zhi1,2,3, XIA Jincheng1,2,3, FENG Lingying1,2,3, SHEN Xianting1,2,3, HONG Wei1,2,3
(1. State Key Laboratory of Polyolefin and Catalysis, Shanghai 200062, China;2. Shanghai Key Laboratory of polyolefin, Shanghai 200062, China; 3. Shanghai Research institute of Chemical Industry Co. Ltd, Shanghai 200062, China)
Abstract:
Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) possesses extremely high molecular weight and linear molecular chain with excellent performances, and the molded products are widely used as structural materials in military, medical & health and other fields. In this paper, high-resolution scanning electron microscopy (SEM), high temperature gel chromatography-infrared (GPC-IR), Raman spectroscopy (Raman) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to study the crystal structure, molecular properties and thermodynamic properties of the primary powders. The crystallization behavior of UHMWPE samples was also investigated at different cooling rate during molding to determine the relationship between the microscopic morphology and the macroscopic properties. Results show that the primary particles are composed of sub-particles and fibrils, and exhibit high crystallinity with the neat arrangement of the macromolecule chains. However, this regularity would be destroyed during melting and recrystallizing. As compared with the primary powder, the crystallinity of the molded sheets decreased; while its entanglement density increased. In addition, the quenched sheets reveal the lower entanglement density and smaller crystalline size, thus resulting in strong impact resistance and great true fracture stress.
Key words:  UHMWPE  primary particles  crystallinity  entanglement  mechanical performance

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