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题名	超高分子量聚乙烯纤维辐射接枝改性及性能研究
作者	邢哲
学位类别	博士
答辩日期	2013-04
授予单位	中国科学院研究生院
导师	吴国忠
关键词	超高分子量聚乙烯纤维 丙烯酸甲酯 丙烯酸 丙烯腈 辐射接枝聚合反应 海水提铀吸附材料
其他题名	Study on Modification of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene Fiber by Radiation-induced Graft Polymerization
学位专业	无机化学
中文摘要	超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维是唯一密度比水小的高性能纤维，具有优秀的力学性能和抗腐蚀性能，主要应用于装甲防护、航天、航空、航海等军民两用领域。然而UHMWPE纤维的极性和表面能非常低，严重影响了它在纤维增强复合材料中的应用效果。自UHMWPE纤维问世之日起，高分子材料领域的研究者便开始探索对UHMWPE纤维的表面性能改良和功能化。本论文以UHMWPE纤维的表面接枝改性和纤维功能化为目的，采用预辐射接枝方法在UHMWPE纤维表面成功接枝丙烯酸甲酯（MA）、丙烯酸（AA）和丙烯腈（AN），制备出UHMWPE-g-PMA纤维、UHMWPE-g-PAA纤维和UHMWPE-g-(PAN-co-PAA)纤维；并将接枝率高达332%的UHMWPE-g-(PAN-co-PAA)纤维进行胺肟化反应，制备出用于海水提铀的高效UHMWPE-g-(PAO-co-PAA)纤维吸附剂，在真实海水中的铀酰吸附量高达2.3 mg-U/g。通过FT-IR、SEM、XRD、DSC、TGA、单丝拉伸测试等表征手段详细研究了接枝改性UHMWPE纤维的化学官能团、表面形貌、结晶结构、热稳定性和机械强度等性能。研究发现，对于MA和AA，甲醇是进行接枝反应的合适溶剂；对于AN，DMF是合适的反应溶剂；硫酸对MA、AA接枝反应有明显加速作用；莫尔盐能够有效阻止单体发生均聚反应；高吸收剂量和高单体浓度有利于接枝率的提高；接枝速率和接枝率随温度升高而增加；经过MA、AA、AN接枝改性的UHMWPE纤维在红外吸收光谱中分别出现酯基、羧基、腈基的红外特征吸收峰；UHMWPE-g-(PAN-g-PAA)纤维经过胺肟化反应后,腈基红外特征吸收峰消失，出现偕胺肟基红外特征吸收峰；SEM显示接枝反应后UHMWPE纤维表面被覆盖接枝层而变得粗糙；UHMWPE-g-PMA纤维的XRD结果显示，PMA接枝链对UHMWPE纤维结构有一定影响，接枝链扰乱了中间相和单斜晶晶粒的规则排列，使纤维取向度降低；XRD衍射图谱出现PMA无定形相散射宽峰，散射峰强度随接枝率增加而增强；接枝链并未对UHMWPE纤维的正交晶相产生影响；接枝改性UHMWPE纤维热稳定性明显下降；辐射接枝改性对UHMWPE纤维的力学性能有一定影响，拉伸强度随吸收剂量升高而降低，却不随接枝率变化；弹性模量随接枝率增加而减小。力学测试结果表明对于纤维复合材料应用，吸收剂量应低于5 kGy，接枝率应低于30%；对于离子交换和吸附材料应用，为得到较高功能基团密度的UHMWPE纤维基吸附材料，可适当提高接枝率；功能化改性后，UHMWPE纤维基吸附材料保留较高的力学强度。因此，可以根据不同的改性目的控制UHMWPE纤维的吸收剂量和接枝率，制备符合应用要求的改性UHMWPE纤维材料。
语种	中文
公开日期	2013-12-06
页码	107
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/13396]
专题	上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2011-2017年
推荐引用方式 GB/T 7714	邢哲. 超高分子量聚乙烯纤维辐射接枝改性及性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2013.

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