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四川大學傅強教授:超高分子量聚乙烯燒結制品的鏈纏結調控及其對性能影響
發布:blast_k   時間:2019/12/10 15:51:50   閱讀:160 
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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為一種高性能的聚合物材料,展現出優異的韌性、耐磨性以及化學穩定性能。然而,由于其嚴重的鏈纏結,熔體黏度高、流動性差,使得加工十分困難,這嚴重限制了UHMWPE的應用。對此問題,近年來利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑,通過干預分子鏈的生長與聚集行為,可獲得低纏結的UHMWPE。最近,四川大學傅強教授課題組在《高分子學報》2020年第1期“紀念斯陶丁格高分子百年”專輯發表的論文中利用這類低纏結UHMWPE,通過設置不同的燒結溫度(Ts)來改變熔體纏結狀態,并探討了鏈纏結程度對燒結制品結構與性能的影響。


利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑,通過干預分子鏈的生長與聚集行為,可獲得低纏結的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生樹脂。本研究利用這類低纏結UHMWPE,通過設置不同的燒結溫度(Ts)來改變熔體纏結狀態,并探討了鏈纏結程度對燒結制品結構與性能的影響。

實驗結果表明Ts = 220 °C下, UHMWPE樣品發生顯著的復纏,造成高纏結度;而Ts = 170 °C下,初始低纏結狀態能夠得以充分保留,從而獲得了纏結度具有明顯差別的不同樣品。示差掃描量熱法(DSC)測試表明,在Ts = 170 °C下,低纏結度有利于在隨后等溫及冷卻結晶過程中生成高熔點(最高達141 °C)晶體與高的結晶度(最高達65%)。力學測試表明低纏結度制品的綜合力學性能顯著提升,其中屈服強度提高72%,拉伸斷裂強度提升139%,彈性模量提升162%以及斷裂伸長率提升36%,實現了同時增強增韌。這就提供了一種從調節鏈纏結溫度實現UHMWPE燒結制品高性能化的新思路。

四川大學高分子科學與工程學院博士生董澎是該論文的第一作者,傅強教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金(基金號 51721091, 51973139)的資助。

論文鏈接https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.19159

來源:高分子學報

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