摘 要

本文采用脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9和十二烷基三乙氧2种双亲分子作为改性剂，实现双亲分子向超高分子量聚乙烯表面的径向迁移。双亲分子疏水端脂肪醇段与聚乙烯结构相似具有一定相容性，具有亲水性的PEO链段能够提高纤维表面极性。我们以溶胀时间，浸水时间以及浸水温度3个实验条件进行变量分析。通过扫描电镜（SEM）、FTIR-ATR等测试手段对纤维表面形貌以及结构进行表征。FTIR-ATR测试结果表明改性剂AEO-9成功插入到聚乙烯纤维表面，增大了纤维的极性。此外，通过光学接触角测量仪（DSA-100）表征纤维表面的亲水性，也证明了改性后的纤维表面极性的增加。

关键词：UHMWPE双亲分子表面改性接触角

Effect of radial migration of amphiphilic molecules on the surface of polyethylene fibers

Abstract

In this paper, AEO-9 and dodecyl triethoxy were used as modifiers to realize the radial migration of parents to the surface of UHMWPE.The hydrophobic end fatty alcohol segment of the amphiphilic molecule has a certain compatibility with polyethylene, and the hydrophilic PEO segment can improve the fiber surface polarity.The variables of swelling time, immersion time and immersion temperature were analyzed.The morphology and structure of the fiber were characterized by SEM and FTIR-ATR.The results of FTIR-ATR test showed that the modified agent AEO-9 was successfully inserted into the surface of polyethylene fiber, increasing the polarity of the fiber.In addition, DSA-100 was used to characterize the hydrophilicity of the fiber surface, which also proved that the modified fiber surface polarity increased.

Keywords: UHMWPE；Parental molecular；Surface modification；Contact angle

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1超高分子量聚乙烯纤维的介绍 1

1.2 超高分子量聚乙烯纤维的性能 1

1.3 超高分子量聚乙烯的应用 1

1.4 超高分子量聚乙烯的改性研究 2

1.4.1 化学氧化处理 2

1.4.2 等离子体处理 3

1.4.3 辐射-诱导接枝处理 3

1.4.4 电晕放电处理 4

1.5 超高分子量聚乙烯的成型加工 4

1.5.1 熔融法 4

1.5.2 固体挤出法 5

1.5.3 表面生长结晶法 5

1.5.4 冻胶纺丝法 5

5.5双螺杆挤出加工成型 5

1.6 纤维表面的表征技术 6

1.7本课题研究目的及主要内容 6

1.7.1 本课题研究目的及意义 6

1.7.2 本课题研究的主要内容 6

第2章 实验部分 7

2.1引言 7

2.2 实验过程 7

2.2.1 实验药品与原料 7

2.2.2 实验仪器 8

2.3 实验方法和步骤 8

2.3.1 UHMWPE 稀溶液的配制 8

2.3.2 UHMWPE 原液的双螺杆挤出 8

2.3.3 凝固浴 9

2.3.4干燥及表征样品制备 9

第3章 实验结果分析与讨论 11

3.1接触角测量结果分析 11

3.1.1纯UHMWPE纤维的接触角 11

3.1.2溶胀时间对接触角的影响 11

3.2 FTIR-ATR检测结果 13

3.3 XPS检测结果 15

3.4 SEM检测结果 16

3.5总结 16

参考文献 18

致 谢 20

第1章绪论

1.1超高分子量聚乙烯纤维的介绍

超高分子量聚乙烯（英文名称：Ultra High Molecular Weight Polyethylene,简称；UHMWPE）纤维在上世纪80年代研制成功，具有高取向伸直链结构^[1]，分子量100万以上。

1.2 超高分子量聚乙烯纤维的性能

UHMWPE是综合性最佳的工程塑料，被称为“惊异的塑料”^[2]。

1.3超高分子量聚乙烯的应用

随着科技的发展，人类社会对工程塑料的开发利用日渐成熟，像聚甲醛（POM）、聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙（PA）等早已融入我们的日常生活当中。

由于UHMWPE性能突出，且人们对其探究逐步深入，加速了UHMWPE在工程及日常上的应用。现今，UHMWPE的应用主要有以下几个方面^[3-8]，

（1）纺织工业

UHMWPE的工程特性优异，纺织机械的各个零部件都有其制成，纺织机械的制造成本降低了使用寿命也得以加强。同时，UHMWPE溶解后还具有可纺性，以UHMWPE作为原料制成的UHMWPE纤维力学性能，可以媲美碳纤维与芳纶纤维。并且，由UHMWPE纤维制成的制品亦具有高抗冲、轻便及耐用等优点，所以主要被应用在航天、航海及军事等领域当中。

（2）煤矿工业

UHMWPE所具有的高耐磨性、低摩擦系数、耐化学腐蚀性等，在煤矿工业使用效果卓越。用UHMWPE替代原本使用的金属材料制成的设备小零件，不仅能够降低生产成本，还可以延长设备使用寿命。

（3）包装食品机械

UHMWPE无味、无毒、不吸水等特点，使其在食品包装产业有着极大的应用。目前，在食品包装生产线上，由UHMWPE制成的机械部件随处可见。经研究表明，UHMWPE增强了配件使用寿命。

（4）医用材料

UHMWPE生理性好，且无毒。医疗领域，UHMWPE可以用于全关节置换术制作心脏瓣膜、矫形外科零件及人工关节等。

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