渔用PP/PA复合单丝结构与性能研究
目前，我国关于聚丙烯纤维材料的改性研究主要集中于建筑、服装和水利工程。虽然我国为世界上第一渔用聚丙烯纤维材料生产大国，但与发达国家相比在产品品种和质量等方面存在很大差距，有关渔用聚丙烯纤维材料高性能化改性研究未见有报道。现有的渔用聚丙烯纤维材料在应用性能上存在的各种问题，例如老化性差、强度低、功能单一、低温易脆断、收缩率大和尺寸稳定性差等。因此，对于渔用聚丙烯纤维材料的高性能化改性，并对改性聚丙烯纤维材料进行结构与性能研究是十分必要的。 渔用聚丙烯聚酰胺（PP/PA）复合材料是东海水产研究所以普通聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）共混，通过特殊的熔融纺丝和热牵伸工艺，生产出的渔用PP/PA复合单丝新材料。本文针对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的结构与性能进行了比对试验，对单丝拉伸力学性能和耐磨性进行了研究。通过差示扫描量热法（DSC）、广角X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的结构进行表征，从结构方面对其产生性能差别的原因进行了成因分析和研究。 在标准实验室里，对渔用PP/PA复合单丝和普通PP单丝的拉伸力学性能进行了研究。结果表明，与普通PP单丝相比，PP/PA复合单丝的断裂伸长率相对较小，结强损失率相对较高；而断裂强度最大提高了48．34％，结节强度最大提高了26．48％。 通过DSC、XRD和SEM等测试方法对几种试样进行表征，渔用PP/PA复合单丝的结晶度、取向度较普通PP单丝都有所提高；与普通PP单丝相比，渔用PP/PA复合单丝微晶尺寸稍大、晶胞参数变化不大。结晶度和取向度的提高赋予渔用PP/PA复合单丝优良的力学性能。几种测试方法所得出的结果具有很好的一致性，说明聚丙烯单丝试样的结构得到了很好的表征。 对PP/PA复合单丝和普通PP单丝试样的耐磨性能进行了较为系统的比较研究。结果表明：渔用PP/PA复合单丝与普通PP单丝的耐磨性能有一定差异；从一定条件下单位长度磨损质量损失、耐磨度、干摩擦及水润滑条件下断裂强度保持率和断裂伸长率变化这4种指标来看，PP/PA复合单丝磨损质量损失和断裂伸长率变化较小，而耐磨度和断裂强度保持率较大；PP/PA复合单丝具有较好的耐磨性。此外，方差分析结果表明，试样张力对单丝磨断次数的影响极显著，摩擦条件对磨断次数的影响显著；低载荷和水润滑下单丝的耐磨性较好。 关于上述单丝的自然暴露老化和人工加速老化试验，由于设备、人员及时间等问题，试验尚未全部完成，因此未列入文中。其它力学试验（如蠕变试验、动力学试验、冲击试验和疲劳试验等）还需进一步的研究，以便对其渔用适应性有一个更全面的了解和认识，配合高分子结构上的知识进一步完善其生产工艺和性能。 在同种原料的分子量、分子链刚柔性及极性因素相同的情况下，以常规PP为原料，通过熔法纺丝和热牵伸工艺，采用共混技术，通过改变材料的内部聚态结构，研制出的PP/PA复合单丝，在水产的某些领域具有一定的优势，它对于渔具材料的生产和新型渔具材料的开发研究有一定作用。随着渔用材料研究领域的发展，通过改变聚丙烯的分子链结构、高次结构，研发出具有良好综合性能和功能性的改性聚丙烯纤维新材料，已成为渔用材料研究最为活跃并具有良好应用前景的领域，也将为渔用聚丙烯纤维新材料的研究与开发拓展新的技术途径。改性聚丙烯纤维新材料及其渔用性能研究，有助于缩短我国与发达国家的差距，丰富渔用材料品种，提升渔用材料质量，改进渔用材料性能，延长使用寿命，扩大聚丙烯纤维材料在渔业上的应用范围，为海洋渔业的可持续发展奠定基础。
- 作者：
- 于迁
- 学位授予单位：
- 上海海洋大学
- 专业名称：
- 捕捞学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 王鲁民
- 中图分类号：
- S971.1
- 关键词：
- 聚丙烯聚酰胺；复合单丝；结构表征；力学性能；热牵伸工艺；渔用材料
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