纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (08): 9-14.doi: 10. 13475/ j.fzxb.20191202306

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超高分子量聚乙烯纤维的热力学稳定性能

展晓晴, 李凤艳, 赵 健, 李海琼   

  1. 天津工业大学纺织科学与工程学院, 天津 300387
  • 收稿日期:2019-12-09 修回日期:2020-03-21 出版日期:2020-08-15 发布日期:2020-08-21

Thermal mechanical stability of ultrahigh molecular weight polyethylene fiber#br#

ZHAN Xiaoqing, LI Fengyan, ZHAO Jian, LI Haiqiong   

  1. School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China)
  • Received:2019-12-09 Revised:2020-03-21 Online:2020-08-15 Published:2020-08-21

摘要:

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维熔点低、易蠕变等不足,以油田井下作业环境为测试条件,研究了UHMWPE 纤维在干热和湿热状态下的力学稳定性能,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、X 射线衍射仪和电子能谱分析仪,表征并分析了UHMWPE 纤维的热学性能和微观结构。结果表明:UHMWPE 纤维表面在热和处理液的刻蚀作用下产生明显的沟槽;在相同的温度下处理,湿热状态下纤维的力学性能损失比干态下小,尤其在70 ℃下湿热连续处理30 d,纤维强力下降率基本控制在6%以内;对纤维进行干热处理,当温度接近纤维熔点时,随着温度的升高,纤维强力下降明显,140 ℃下干热处理1 h,强力最大下降率达19. 87%。

关键词: 超高分子量聚乙烯纤维, 热稳定性能, 力学性能, 油田作业, 高性能纤维

Abstract: Aiming at low melting point and easy creeping of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE), the mechanical properties of UHMWPE at dry and wet heating were studied with the oil environment as the measurement conditions. The differential scanning calorimeter (DSC), thermal gravity (TG) and scanning electron microscopy (SEM) were used to characterize and analyze the heating property and microscopic images. The results show that the glass transmission temperature and melting temperature of UHMWPE are 95 oC and 136.5 oC, respectively. With the etching by heat and treatment solution, the obvious groove appears in the surface of the fibers. The loss in mechanical property is lower at wet heating than that at dry heating, especially when the fibers are wet heated at 70 oC for 30 d, the decrease of fibers strength could be controlled within 6%. With the increase of treatment temperature, the fibers strength decreases significantly, and when the fibers are dry heated at 140 oC for 1 h, the maximum strength loss ratio reaches 19.87%.

Key words: ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, thermal stability, mechanical property, oilfield underground operation, high-performance fiber

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