论文部分内容阅读
目前,我国关于聚丙烯纤维材料的改性研究主要集中于建筑、服装和水利工程。虽然我国为世界上第一渔用聚丙烯纤维材料生产大国,但与发达国家相比在产品品种和质量等方面存在很大差距,有关渔用聚丙烯纤维材料高性能化改性研究未见有报道。现有的渔用聚丙烯纤维材料在应用性能上存在的各种问题,例如老化性差、强度低、功能单一、低温易脆断、收缩率大和尺寸稳定性差等。因此,对于渔用聚丙烯纤维材料的高性能化改性,并对改性聚丙烯纤维材料进行结构与性能研究是十分必要的。
渔用聚丙烯聚酰胺(PP/PA)复合材料是东海水产研究所以普通聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)共混,通过特殊的熔融纺丝和热牵伸工艺,生产出的渔用PP/PA复合单丝新材料。本文针对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的结构与性能进行了比对试验,对单丝拉伸力学性能和耐磨性进行了研究。通过差示扫描量热法(DSC)、广角X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的结构进行表征,从结构方面对其产生性能差别的原因进行了成因分析和研究。
在标准实验室里,对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的拉伸力学性能进行了研究。结果表明,与普通PP单丝相比,PP/PA复合单丝的断裂伸长率相对较小,结强损失率相对较高;而断裂强度最大提高了48.34%,结节强度最大提高了26.48%。
通过DSC、XRD和SEM等测试方法对几种试样进行表征,渔用PP/PA复合单丝的结晶度、取向度较普通PP单丝都有所提高;与普通PP单丝相比,渔用PP/PA复合单丝微晶尺寸稍大、晶胞参数变化不大。结晶度和取向度的提高赋予渔用PP/PA复合单丝优良的力学性能。几种测试方法所得出的结果具有很好的一致性,说明聚丙烯单丝试样的结构得到了很好的表征。
对PP/PA复合单丝和普通PP单丝试样的耐磨性能进行了较为系统的比较研究。结果表明:渔用PP/PA复合单丝与普通PP单丝的耐磨性能有一定差异;从一定条件下单位长度磨损质量损失、耐磨度、干摩擦及水润滑条件下断裂强度保持率和断裂伸长率变化这4种指标来看,PP/PA复合单丝磨损质量损失和断裂伸长率变化较小,而耐磨度和断裂强度保持率较大;PP/PA复合单丝具有较好的耐磨性。此外,方差分析结果表明,试样张力对单丝磨断次数的影响极显著,摩擦条件对磨断次数的影响显著;低载荷和水润滑下单丝的耐磨性较好。
关于上述单丝的自然暴露老化和人工加速老化试验,由于设备、人员及时间等问题,试验尚未全部完成,因此未列入文中。其它力学试验(如蠕变试验、动力学试验、冲击试验和疲劳试验等)还需进一步的研究,以便对其渔用适应性有一个更全面的了解和认识,配合高分子结构上的知识进一步完善其生产工艺和性能。
在同种原料的分子量、分子链刚柔性及极性因素相同的情况下,以常规PP为原料,通过熔法纺丝和热牵伸工艺,采用共混技术,通过改变材料的内部聚态结构,研制出的PP/PA复合单丝,在水产的某些领域具有一定的优势,它对于渔具材料的生产和新型渔具材料的开发研究有一定作用。随着渔用材料研究领域的发展,通过改变聚丙烯的分子链结构、高次结构,研发出具有良好综合性能和功能性的改性聚丙烯纤维新材料,已成为渔用材料研究最为活跃并具有良好应用前景的领域,也将为渔用聚丙烯纤维新材料的研究与开发拓展新的技术途径。改性聚丙烯纤维新材料及其渔用性能研究,有助于缩短我国与发达国家的差距,丰富渔用材料品种,提升渔用材料质量,改进渔用材料性能,延长使用寿命,扩大聚丙烯纤维材料在渔业上的应用范围,为海洋渔业的可持续发展奠定基础。