论文部分内容阅读
本文首先在Haake转矩流变仪中制备了硅烷接枝超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，研究了引发剂浓度对接枝效果的影响。交联过程中，通过预先在硅烷接枝UHMWPE中添加产水剂，利用模压成型过程中产水剂在聚合物内部产生的水分子，使硅烷接枝料在成型过程中实现原位水解缩合交联反应，省去传统硅烷交联聚烯烃需经过水煮或蒸汽处理的过程。系统研究了交联过程中，催化剂和产水剂的用量对物料加工流动性能的影响，考察了产水剂用量对硅烷自交联UHMWPE材料交联程度、力学性能、熔融结晶性能、热变形温度和热稳定性能的影响。然后，利用UHMWPE加工中出现亚稳相的特点，改进硅烷接枝工艺，采用柱塞挤出，在较低温度和压力下完成了UHMWPE的硅烷接枝过程。详细研究了改进接枝工艺条件下，产水剂用量对硅烷自交联UHMWPE材料交联程度、力学性能、热稳定性能和形状记忆性能的影响，并比较了工艺技术改进之后，自交联材料综合性能的变化。 实验结果表明，与Haake转矩流变仪进行接枝相比，在相同的引发剂用量下，采用柱塞挤出进行接枝时，硅烷接枝指数更高，接枝效果更好，且凝胶含量更低，副反应更少。凝胶含量和交联点间分子量结果表明，产水剂的引入可以有效地促使硅烷接枝UHMWPE材料发生硅烷水解缩合交联。拉伸性能结果表明，硅烷自交联UHMWPE的拉伸模量相比UHMWPE明显提高。采用Haake工艺进行接枝时，所制备的凝胶含量为89.90％的硅烷自交联物料，其拉伸强度比UHMWPE降低了近27％，而采用柱塞挤出接枝硅烷制得的硅烷自交联UHMWPE，凝胶含量为90.19％的试样的拉伸强度只降低了16％，大大减少了因交联造成的拉伸强度的损失。冲击试验中，样品的宏观裂纹与未断裂的长度结果说明，Si-O-Si交联点对UHMWPE的韧性具有很大的增强作用，同时材料的热变形温度和热稳定性能都有较大程度的提高。与UHMWPE相比，硅烷自交联UHMWPE的形变回复率在每个形状记忆循环中均达到90％以上，且在多次循环测试下更稳定。形变回复率随产水剂用量的增加从92.3％增加到99.2％，形变回复时间随产水剂用量的增加而降低。