熔融纺丝法制备改性超高分子量聚乙烯纤维与性能研究
熔融纺丝法制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，是将其推向民用领域的有效方式，因为熔融纺丝法具有成本低、绿色环保和工艺简单等优势。但是在熔纺UHMWPE纤维的过程中存在挤出破裂、挤出胀大和二次热牵伸过程难以连续化等问题，难以对其实现稳定熔融纺。熔融纺丝法制备UHMWPE纤维大多集中在单孔单丝纺制工艺，单丝工艺可以实验探究，但是难以满足工业化生产的要求。本文在UHMWPE/HDPE/SiO2共混体系的基础上继续添加高密度氧化聚乙烯蜡(OPE)对共混物料进一步改性，分析其对共混初生丝和共混纤维的影响规律。同时开发10孔UHMWPE专用喷丝板和多头UHMWPE纤维的熔融纺丝工艺，实现了中高强度纤维的纺制。 主要研究工作如下: 1.在UHMWPE单孔喷丝板和普通多孔喷丝板的基础上设计了带分流锥的双锥角过渡多孔喷丝板，并利用POLYFLOW软件对不同结构和不同喷丝孔数量的喷丝板进行模拟计算，通过比较流动速率、压力和剪切速率等参数，探究喷丝板的改良效果和喷丝孔数对熔体流动的影响。实验探究微孔长径比对共混初生丝和共混纤维的拉伸强度、结晶度、表面粗糙度等性能的影响，设计出带有分流锥的专用UHMWPE纤维喷丝板。 2.通过添加润滑剂OPE进一步优化改性共混物料体系，探究了润滑剂添加量对共混物熔体的流动性和挤出畸变的影响，分析了其在纺制UHMWPE共混纤维的过程中所起到得作用。 3.分析了纺丝组件温度、熔体泵转速、初生丝卷绕速度和热牵伸温度对多头纤维纺制过程连续性和产品质量的影响规律，探究出各项工艺间的最佳配合方式，实现多头纤维的连续性纺制，得到中高强度的多头纤维产品。
聚乙烯纤维;超高分子量;熔融纺丝;喷丝板;润滑剂;数值模拟
北京化工大学
硕士
机械工程
薛平;鲍燕军
2021
中文
TQ340.642;TQ342.61
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）