超高分子质量聚乙烯纤维专用树脂的合成.pdf

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1、研究与开发齐QI鲁LU石油PE化TR工OC，H2E0M10IC，A3L8(3TE)C：H17N8OL—O1G8Y2超高分子质量聚乙烯纤维专用树脂的合成毕晓龙周建勇李晓庆张建民(中国石化齐鲁分公司研究院，山东淄博，255400)摘要在实验室合成一种用于纤维纺丝的UHMWPE专用树脂。研究了聚合温度、聚合压力对树脂性能的影响，进而对树脂性能和纤维性能进行了对比表征。结果表明，采用合适的工艺条件合成的树脂产品形态好，颗粒大小分布窄，适用于纤维纺丝。关键词超高分子量聚乙烯聚合纤维中图分类号：TQ325文献标识码：A文章编号：1009—9859(2010)03-0178-05超

2、高相对分子质量聚乙烯(简称UHMWPE)1．2L正己烷，开动搅拌，同时加入一定量的烷基通常是指粘均分子质量在1．5×10。以上的线性铝己烷溶液和催化剂，启动DCS控制系统，升温结构聚乙烯，物理机械性能明显优于普通聚乙烯，到指定聚合温度后，加入乙烯至指定反应压力，开尤其是抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、自润始聚合，到达聚合时问后，停止通入乙烯，降至室滑性等是目前所有塑料中最好的¨J。温，卸压出料。UHMWPE纤维是近年来发展起来的新产品，表1试验药品及处理方法是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维，具有密度低、模量高、耐紫外线、耐磨、抗冲击、强度高等突出性能。UH

3、MWPE纤维生产技术目前主要掌握在荷兰DSM、美国Honeywell和Et本SANSEI这3家公司手中，我国是世界上除荷兰、美国、日本外第4个可以生产UHMWPE纤维的国家。但生产UHMWPE纤维所用的基础树脂主要靠进口，国内厂家虽有少量产品向市场提供，但尚未大规模推广应用。所以纤维纺丝用UHM—WPE专用树脂的开发有其重要意义。通过对聚合工艺的研究，在实验室合成了可用于纤维纺丝的UHMWPE树脂，并且所使用催化剂体系活性较高，聚合速率平稳；聚合产物的形态好，颗粒大小分布窄，适用于纤维纺丝。1试验部分1．1主要原料试验所用主要原料列于表1。收稿日期：2010—04—1

4、3；修回日期：2010—05—09。1．2试验仪器作者简介：毕晓龙(1982一)，男，助理工程师。2005年7月试验用仪器列人表2。毕业于云南大学材料物理与化学专业，现在齐鲁分公司研究1．3制备过程院高分子工程研究所从事聚乙烯合成研究工作。电话：0533将2L聚合釜抽真空用N置换3次，加入—7589278。第3期毕晓龙等．超高分子质量聚乙烯纤维专用树脂的合成试验过程中用水分析仪和氧分析仪测定原料(3)表观密度：采用BMY—l表观密度测定气中的水含量(质量分数，以下同)和氧含量，控制仪，按照GB／T1636-1979(1989年确认)进行。水含量小于5X10～，氧含量小

5、于5×10-6o图l(4)拉伸强度：采用INSTRON4467试验机，为乙烯淤浆聚合工艺流程图。按GB／T1040-2006进行，采用B型试样，拉伸速度50mm／min。(5)弯曲应力及弯曲模量：采用INSTRON5567试验机，按照GB／T9341_20o0进行。(6)维卡软化温度：按照GB／T1633-2000进行。(7)结晶度(消除热历史)：采用美国TA公司图1UHMWPE合成工艺流程示意产DSC2910，升降温速度l0cC／min，按照ASTMD3418-2003进行。1．4测试与表征(8)电镜：采用德国莱卡公司DMLP显微镜。(1)分子质量测定：按ASTM一

6、134020-2005进行。采用粘度法测量，用十氢萘作溶剂，温度为2结果与讨论135℃，采用乌氏粘度计测量聚乙烯溶液流出时2．1聚合反应温度对树脂性能的影响间，然后计算出聚合物的特性粘数。计算公式聚合反应温度对乙烯的聚合过程和聚合产物如下：的性能具有重要的影响。聚合反应是一个剧烈的=5．37×10×[町]。(1)放热反应，在一定温度范围内，催化剂的活性随着式(1)中为聚合物的分子质量。温度升高而提高。在乙烯压力为P的条件下，聚(2)密度：采用意大利CEAST公司35SFV合1h，聚合反应温度对聚合过程与树脂性能的影655038密度计，按GB1033-1986进行。响见

7、图2。二==瓣较如(b)图2聚合反应温度对树脂性能的影响由图2(a)可以看出，聚合效率随着聚合温度当温度从(T一10)℃增至(一5)℃时，分子质量的升高而增加，在(—l0)～(T一5)℃，聚合效率则急剧减小；在(T一5)一(+15)℃，分子质量基的增加幅度较大；在(T一5)～(+l5)℃，聚合效本保持在3．1×10。一4．0×10。，则变化较小，此时率的增加也相对缓和；进一步提升温度，聚合效率恰好适于纺丝的分子质量范围；当温度从(+的提升幅度又在提高。综合图2(b)可以看出，树15)℃增至(4-20)℃时，分子质量又有加剧下降脂的分子质量随着聚合温度