超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為一種高性能的聚合物材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的韌性、耐磨性以及化學(xué)穩(wěn)定性能。然而，由于其嚴(yán)重的鏈纏結(jié)，熔體黏度高、流動性差，使得加工十分困難，這嚴(yán)重限制了UHMWPE的應(yīng)用。對此問題，近年來利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑，通過干預(yù)分子鏈的生長與聚集行為，可獲得低纏結(jié)的UHMWPE。最近，四川大學(xué)傅強教授課題組在《高分子學(xué)報》2020年第1期“紀(jì)念斯陶丁格高分子百年”專輯發(fā)表的論文中利用這類低纏結(jié)UHMWPE，通過設(shè)置不同的燒結(jié)溫度(Ts)來改變?nèi)垠w纏結(jié)狀態(tài)，并探討了鏈纏結(jié)程度對燒結(jié)制品結(jié)構(gòu)與性能的影響。
利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑，通過干預(yù)分子鏈的生長與聚集行為，可獲得低纏結(jié)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生樹脂。本研究利用這類低纏結(jié)UHMWPE，通過設(shè)置不同的燒結(jié)溫度(Ts)來改變?nèi)垠w纏結(jié)狀態(tài)，并探討了鏈纏結(jié)程度對燒結(jié)制品結(jié)構(gòu)與性能的影響。
實驗結(jié)果表明Ts = 220 °C下， UHMWPE樣品發(fā)生顯著的復(fù)纏，造成高纏結(jié)度；而Ts = 170 °C下，初始低纏結(jié)狀態(tài)能夠得以充分保留，從而獲得了纏結(jié)度具有明顯差別的不同樣品。示差掃描量熱法(DSC)測試表明，在Ts = 170 °C下，低纏結(jié)度有利于在隨后等溫及冷卻結(jié)晶過程中生成高熔點(最高達(dá)141 °C)晶體與高的結(jié)晶度(最高達(dá)65%)。力學(xué)測試表明低纏結(jié)度制品的綜合力學(xué)性能顯著提升，其中屈服強度提高72%，拉伸斷裂強度提升139%，彈性模量提升162%以及斷裂伸長率提升36%，實現(xiàn)了同時增強增韌。這就提供了一種從調(diào)節(jié)鏈纏結(jié)溫度實現(xiàn)UHMWPE燒結(jié)制品高性能化的新思路。
四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院博士生董澎是該論文的第一作者，傅強教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學(xué)基金(基金號 51721091, 51973139)的資助。
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