四川大学傅强教授：超高分子量聚乙烯烧结制品的链缠结调控及其对性能影响

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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为一种高性能的聚合物材料，展现出优异的韧性、耐磨性以及化学稳定性能。然而，由于其严重的链缠结，熔体黏度高、流动性差，使得加工十分困难，这严重限制了UHMWPE的应用。对此问题，近年来利用新的单中心Ziegler-Natta (Z-N)催化剂，通过干预分子链的生长与聚集行为，可获得低缠结的UHMWPE。最近，四川大学傅强教授课题组在《高分子学报》2020年第1期“纪念斯陶丁格高分子百年”专辑发表的论文中利用这类低缠结UHMWPE，通过设置不同的烧结温度(Ts)来改变熔体缠结状态，并探讨了链缠结程度对烧结制品结构与性能的影响。

利用新的单中心Ziegler-Natta (Z-N)催化剂，通过干预分子链的生长与聚集行为，可获得低缠结的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生树脂。本研究利用这类低缠结UHMWPE，通过设置不同的烧结温度(T_s)来改变熔体缠结状态，并探讨了链缠结程度对烧结制品结构与性能的影响。

实验结果表明T_s = 220 °C下， UHMWPE样品发生显著的复缠，造成高缠结度；而T_s = 170 °C下，初始低缠结状态能够得以充分保留，从而获得了缠结度具有明显差别的不同样品。示差扫描量热法(DSC)测试表明，在T_s = 170 °C下，低缠结度有利于在随后等温及冷却结晶过程中生成高熔点(最高达141 °C)晶体与高的结晶度(最高达65%)。力学测试表明低缠结度制品的综合力学性能显著提升，其中屈服强度提高72%，拉伸断裂强度提升139%，弹性模量提升162%以及断裂伸长率提升36%，实现了同时增强增韧。这就提供了一种从调节链缠结温度实现UHMWPE烧结制品高性能化的新思路。

四川大学高分子科学与工程学院博士生董澎是该论文的第一作者，傅强教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(基金号 51721091, 51973139)的资助。

论文链接

https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.19159

来源：高分子学报

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