拉伸流场下超高分子量聚乙烯Shish-Kebab晶体的形成与演变研究
结题报告
批准号:
51273210
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
王宗宝
依托单位:
学科分类:
E0302.高分子材料物理
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾群、田丰、於挺、李小芸、沈素丹、顾凌晓、鲁力
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中文摘要
本项目以UHMWPE纤维为示例,原位研究不同链缠结程度的高分子材料在拉伸流场下Shish-Kebab晶体结构的形成与演化,以发展和完善Shish-Kebab晶体形成演化的机理及影响材料性能的本质认识。本项目采用比现有工业生产所用树脂分子量低的UHMWPE树脂,通过改变纺丝液浓度来调节原纤维的缠结程度,并通过选用具有不同分子链支化度的树脂来微调链缠结,形成系列不同缠结程度的原纤维,利用上海光源小角线站的SAXS/WAXD联用技术,离线及在线研究不同缠结程度的UHMWPE原纤维在拉伸流场下Shish-Kebab晶体的形成与演化,认识上述结构变化对纤维力学性能的影响,从而揭示Shish-Kebab晶体的形成演化及其对材料性能影响的内在机理,建立链结构-链缠结-工艺参数-晶体演化-纤维性能之间的关系,为探索低成本化的新型高浓度冻胶纺丝工艺奠定理论和实验基础。
英文摘要
This project, based on UHMWPE fiber as example, in-situ studies the formation and evolution of Shish-Kebab crystals of polymer material, with varying degrees of chain entanglement, in elongation flow field. The aim of this project is develop and perfect the formation and evolution mechanism of Shish-Kebab crystals and the nature of effect of structural evolution on material properties. Resins for the project using UHMWPE resin with low molecular weight than the existing industrial production, through changing the concentration of resin to adjust the degree of entanglement of primary fibers, and through the use of the resin with different branching degree to fine-tune the chain entanglement, form a series of primary fibers with different degree of entanglement. Using SAXS/WAXD technology of small angle light station in Shanghai Synchrotron Radiation Facility, offline and online research the formation and evolution mechanism of Shish-Kebab crystals of UHMWPE primary fiber, with different entangle degree, in elongation flow field, and the effect of crystals formation and evolution on fiber mechanical performance is also studied, to reveal the natural mechanism of the formation and evolution of Shish-Kebab crystals on the material mechanical performance, and establish the relationship of chain structure-chain tangle-technology parameter-crystal evolution-fiber performance, settle theory and experimental foundation of the exploration of low cost, new, high concentration gel-spinning technology.
本项目对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维中试生产线不同工序的样品进行离线结构研究,分析了温度和拉伸比等工艺条件对Shish-Kebab晶体形成和演化的影响,确定了Shish-Kebab结构与纤维力学性能的关系;通过改变UHMWPE树脂的纺丝液浓度来调节纤维的缠结程度,形成系列不同缠结程度的各工序阶段纤维,利用上海光源的小角X射线散射和广角X射线衍射技术,原位研究了不同缠结程度的UHMWPE原纤维在拉伸流场下Shish-Kebab晶体的形成与演化,形成了低缠结和高缠结两种条件下Shish-Kebab晶体的形成与演化机理;通过研究UHMWPE/甲壳素纳米晶复合纤维中Shish-Kebab晶体的演化,发现纤维中的Shish-Kebab晶体的同步演化对提高原纤维可拉伸性和成品纤维力学性能有很大帮助;通过上述研究,基本建立了链结构-链缠结-工艺参数-晶体演化-纤维性能之间的关系,在此基础上探索了低成本化的高浓度冻胶纺丝工艺,通过工艺优化可以得到制备成本大幅度降低而且纤维力学性能下降不多的高浓度纺丝工艺。以上结果既能发展和完善Shish-Kebab晶体形成与演化的机理及影响材料性能的本质认识,也对探索低成本化的新型UHMWPE冻胶纺丝工艺提供了理论和实验基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s12221-017-6399-1
发表时间:2017-03
期刊:Fibers and Polymer
影响因子:--
作者:Haojun Xu;You Lv;Qun Gu;Zongbao Wang
通讯作者:Zongbao Wang
DOI:10.1007/s10118-016-1843-z
发表时间:2016-09
期刊:Chinese Journal of Polymer Science
影响因子:4.3
作者:Min-fang An;Haojun Xu;You Lv;Li Zhang;Q. Gu;F. Tian;Zongbao Wang
通讯作者:Min-fang An;Haojun Xu;You Lv;Li Zhang;Q. Gu;F. Tian;Zongbao Wang
DOI:10.1016/j.compscitech.2013.10.002
发表时间:2013-12
期刊:Composites Science and Technology
影响因子:9.1
作者:Longzhen Li;Peng Chen;Zongbao Wang;Qun Gu
通讯作者:Qun Gu
DOI:10.1007/s10118-016-1774-8
发表时间:2016-02
期刊:Chinese Journal of Polymer Science
影响因子:4.3
作者:An, Min-fang;Lv, You;Wang, Zong-bao;Gu, Qun
通讯作者:Gu, Qun
DOI:10.1039/c6ra09965c
发表时间:2016-01-01
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:An, Minfang;Xu, Haojun;Wang, Zongbao
通讯作者:Wang, Zongbao
塑化过程中保留伸直链晶体的超高分子量聚乙烯注塑工艺研究
  • 批准号:
    52373038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
同步辐射USAXS/SAXS/WAXD联用技术原位研究溶解中保留shish晶体的超高分子量聚乙烯纤维的结构演变
  • 批准号:
    52173021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
溶解过程中保留伸直链晶体的新型超高分子量聚乙烯纤维冻胶纺丝工艺中聚集态结构的演变研究
  • 批准号:
    LZ21E030001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
同步辐射WAXD/SAXS联用技术原位研究外场作用下可共晶P(GA-co-LA)纤维的结构演变与调控
  • 批准号:
    51973097
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
剪切流场下短支链对shish-kebab晶体形成与调控的影响研究
  • 批准号:
    51773101
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
附生结晶增强高分子/石墨烯复合材料力学性能的机理研究
  • 批准号:
    U1532114
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    54.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王宗宝
  • 依托单位:
国内基金
海外基金