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、耐磨性以及化學穩(wěn)定性能。然而，由于其嚴重的鏈纏結，熔體黏度高、流動性差，使得加工十分困難，這嚴重限制了UHMWPE的應用。對此問題，近年來利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑，通過干預分子鏈的生長與聚集行為，可獲得低纏結的UHMWPE。最近，四川大學傅強教授課題組在《高分子學報》2020年第1期“紀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UHMWPE，通過設置不同的燒結溫度(Ts)來改變熔體纏結狀態(tài)，并探討了鏈纏結程度對燒結制品結構與性能的影響。
利用新的單中心Ziegler-Natta (Z-N)催化劑，通過干預分子鏈的生長與聚集行為，可獲得低纏結的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生樹脂。本研究利用這類低纏結UHMWPE，通過設置不同的燒結溫度(Ts)來改變熔體纏結狀態(tài)，并探討了鏈纏結程度對燒結制品結構與性能的影響。
實驗結果表明Ts = 220 °C下， UHMWPE樣品發(fā)生顯著的復纏，造成高纏結度；而Ts = 170 °C下，初始低纏結狀態(tài)能夠得以充分保留，從而獲得了纏結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，低纏結度有利于在隨后等溫及冷卻結晶過程中生成高熔點(最高達141 °C)晶體與高的結晶度(最高達65%)。力學測試表明低纏結度制品的綜合力學性能顯著提升，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節(jié)鏈纏結溫度實現(xiàn)UHMWPE燒結制品高性能化的新思路。
四川大學高分子科學與工程學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基金(基金號 51721091, 51973139)的資助。
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