探究超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能

摘 " "要：鑒于超高分子量聚乙烯纖維長期使用后會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致性能下降，利用人工加速老化的試驗(yàn)方法可以深入掌握超高分子量聚乙烯纖維老化以后的具體性能，有利于相關(guān)研究防御工作的開展。本文通過闡述人工加速老化試驗(yàn)實(shí)踐價(jià)值，說明了試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備及方法，并分析了試驗(yàn)結(jié)果。此研究以分析超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能為目的，從而掌握超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能。

關(guān)鍵詞：超高分子量聚乙烯纖維;拉伸;熱老化

中圖分類號：TQ342.61 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0289-01

前 言

超高分子量聚乙烯纖維，指的是相對分子量超過百萬的線性聚乙烯，屬于全新第三代高性能纖維的典型代表，相較于碳纖維的力學(xué)強(qiáng)度更高。同時(shí)，較高的模量、較輕的質(zhì)量以及突出的耐磨損、耐腐蝕等一系列性能優(yōu)勢，在海洋領(lǐng)域獲得了廣泛運(yùn)用。即便如此，依然無法避免老化的問題。因此深入探討超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能具有重要意義。

1 "人工加速老化試驗(yàn)實(shí)踐價(jià)值

采用人工加速老化試驗(yàn)方式，對自然環(huán)境中的相關(guān)因素進(jìn)行有效模擬，包括溫度、濕度及陽光等，不僅使試驗(yàn)處于可控范圍內(nèi)，而且減少老化試驗(yàn)需要的周期，得到較為準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，常被應(yīng)用在高分子材料的制備與測定工作當(dāng)中，代替周期很長自然老化，發(fā)揮出良好的作用。

2 "超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備及方法

2.1 "試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備與樣品

進(jìn)行超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗(yàn)的時(shí)候，利用拉伸老化試驗(yàn)設(shè)備能夠完成處于預(yù)加張力作用下樣品的試驗(yàn)工作，實(shí)現(xiàn)科學(xué)檢測有關(guān)輻射、耐腐蝕及高溫等方面的性能，達(dá)到對整個(gè)老化過程的有效模擬，既擁有一定的實(shí)用價(jià)值，又便于操控，同時(shí)能夠靈活掌控試驗(yàn)樣品的相應(yīng)拉伸長度情況[1]。

2.2 "試驗(yàn)與老化方法說明

試驗(yàn)時(shí)將單纖斷裂強(qiáng)度作為主要的評定參考指標(biāo)，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行力學(xué)性能的試驗(yàn)測定。通過自動化單纖維萬能測試設(shè)備，完成單絲纖維相應(yīng)斷裂伸長率與斷裂強(qiáng)力的檢測，夾持的長度為25mm，檢測的根數(shù)為45根，相應(yīng)預(yù)加張力為0.462.54cN/dtex，而拉伸速度則是25mm/min。

試驗(yàn)時(shí)：①把樣品放到設(shè)置好溫度的恒溫烘箱當(dāng)中，完成干熱老化處理，直至既定時(shí)間后取出。②根據(jù)相關(guān)規(guī)定配制人造海水，并置于密封盒中，完成密封處理之后，將其放進(jìn)相應(yīng)的恒溫烘箱當(dāng)中，使水溫達(dá)到已設(shè)置的溫度，過程中水溫偏差低于1℃，直至既定時(shí)間后予以取出。③在拉伸老化檢測設(shè)備的上面纏結(jié)相應(yīng)的試驗(yàn)樣品，并對有關(guān)旋鈕進(jìn)行調(diào)控，以檢測相應(yīng)的長度。同時(shí)根據(jù)設(shè)置好的伸長率，對旋鈕進(jìn)行調(diào)控，保證達(dá)至相應(yīng)的伸長度，然后實(shí)施再干熱或者濕熱老化處理[2]。

3 "超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗(yàn)結(jié)果分析

借鑒以往的研究結(jié)果，處于90℃溫度下，可以準(zhǔn)確體現(xiàn)出超高分子量聚乙烯纖維的相應(yīng)老化變化勢態(tài)。此研究選擇90℃為干熱、濕熱老化的具體溫度，以10、30、100d為相應(yīng)的老化時(shí)間。拉伸老化檢測設(shè)備內(nèi)纖維相應(yīng)長度大概28cm，拉伸的長度是2.1%。

處于各個(gè)老化時(shí)間與90℃干熱老化之后的情況下，超高分子量聚乙烯纖維單線斷裂強(qiáng)度的檢測結(jié)果見圖1。

由圖1可知，處于非拉伸、拉伸情況下的超高分子量聚乙烯纖維會出現(xiàn)干熱老化的現(xiàn)象，導(dǎo)致相應(yīng)的斷裂強(qiáng)力降低。最初的10d中，相應(yīng)斷裂的強(qiáng)度降低趨勢緩慢;第10d開始，相應(yīng)斷裂的強(qiáng)度則快速降低;當(dāng)有關(guān)老化時(shí)間延長后，降低的勢態(tài)則趨于平緩;100d時(shí)，處于非拉伸下的試驗(yàn)樣品的斷裂強(qiáng)度降低了34%;處于拉伸下的相應(yīng)斷裂強(qiáng)度降低了40%。

濕熱老化試驗(yàn)，具體老化之后的單纖斷裂強(qiáng)力情況見圖2。

由上圖可知，經(jīng)濕熱老化之后的單纖強(qiáng)力的變化勢態(tài)和干熱老化時(shí)非常近似，表現(xiàn)為平緩、驟降、平緩的勢態(tài)。經(jīng)100d，90℃的濕熱老化以后，處于非拉伸下的試驗(yàn)樣品的斷裂強(qiáng)度降低了77%;處于拉伸下的相應(yīng)斷裂強(qiáng)度降低了74%。

4 "結(jié) 論

對比干熱老化，濕熱老化導(dǎo)致纖維的單纖強(qiáng)力減弱情況更為嚴(yán)重，主要在處于濕熱情況下，有關(guān)溫度的改變非常平緩，對纖維內(nèi)非晶區(qū)域的重排十分有益，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)斷裂強(qiáng)力更差。從此論文分析可獲悉，深入探討超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]γ射線輻照對超高分子量聚乙烯/改性納米伊蒙土復(fù)合材料的拉伸性能及熱穩(wěn)定性的影響[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào)，2017，26（14）：160～163.

[2]王 利.成果斐然，這款高性能纖維不簡單，超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)探討發(fā)展新方向[J].紡織服裝周刊，2018，866（242）：426～427.

收稿日期：2018-12-6