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《天津工业大学》 2004年
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BaSO_4/TPU型X射线摄影纤维的研究

彭美桂  
【摘要】: 本课题运用无机粒子硫酸钡(BaSO_4)填充改性热塑性聚氨酯(TPU),采用熔融纺丝技术纺制高性能X射线摄影纤维。用不同配比的BaSO_4/TPU共混切片进行熔融纺丝,将纺制的纤维进行后加工处理,以便获得综合性能较好的纤维。并对所纺制的纤维的结构和性能进行系统的研究。 研究了温度、剪切力和BaSO4含量对BaSO4/TPU共混体系流变性的影响。结果表明,随着BaSO_4粒子的加入共混体系的粘度增大,体系流动性变差;其中温度和剪切力对共混体系的流动性也有很大的影响,当温度升高或剪切力增大时共混体系的粘度大大下降,流动性变好,共混体系表现出对温度的依赖性和切应力变稀性;但当共混体系温度升高到200℃以上时,共混体系粘度的变化随温度变化不再明显,共混体系表现出具有良好的加工性能;在进行熔融纺丝时,共混体系也表现出随BaSO_4含量增加,BaSO_4/TPU共混体系的可纺性变差,要求适当升高纺丝温度并增大螺杆转速使纺丝正常。 研究了BaSO4/TPU共混体系的结构形态及二者的相容性。从SEM照片可以看出,BaSO_4在聚合物中有形成连续相的趋势,出现了典型的“混凝土结构”,并且随BaSO_4加入量增大,这种结构就越明显。另外从SEM照片分析得知BaSO_4/TPU为热力学不相容体系,两者之间相界面的清晰度与BaSO_4粒子表面是否加工改性有关。当BaSO_4表面未用偶联剂处理时,BaSO_4/TPU共混体系相界面清晰,界面粘合力较小;当BaSO_4表面用偶联剂处理后,BaSO_4/TPU共混体系相界面模糊,界面粘合力强。 研究了BaSO_4对BaSO_4/TPU共混体系Tg的影响。DMA测试结果表明:BaSO_4对聚合物Tg影响不大。这说明BaSO_4对聚合物大分子的单健内旋转运动阻碍性较小,并不影响聚合物大分子链段运动。 研究了BaSO_4对TPU纤维结构和性能的影响。加入BaSO_4对TPU纤维的影响较大,纤维的回弹性下降,纤维断裂伸长和断裂强度均大大降低。这是因为:①BaSO_4属于刚性粒子,阻碍TPU大分子链的回缩,降低了纤维的弹性;②BaSO_4与TPU相容性极差,共混时容易形成相界面,界面结合力小,受外力作用时相与相间容易发生分离,使纤维的力学性能下降;③BaSO_4在高含量下,纤维强度 主要由聚合物的力学性能决定,随着BaSO4含量的增加,TPU所占比例下降, 从而在宏观上表现出纤维的力学性能下降。可见BaSO;对改变纤维的综合性能 起重要作用。 通过对BaSO4/T PU共混切片进行熔融纺丝实验,确定了纺丝工艺参数。纺 丝温度控制在190一205℃之间,螺杆转速70r/mln,卷绕速度则是随着BaSO4 含量的升高而下降,实验中采取低速卷绕,纺丝理想环境温度控制在10~15’C 左右。 通过对60%,70%,75%,80%四种不同BaSO;含量的纤维进行后加工热 定型处理,从纤维拉伸实验可以看出:不同BaSO;含量的纤维后加工工艺参数 不同。其中对60%,70%的纤维后加工处理时,其拉伸率为200一300%,水浴拉 伸温度为40℃时,纤维的拉伸性能最好,可得到加工性能比较理想的纤维。另 外从60%一80%纤维的应力一应变曲线可知,纤维的拉伸性能随BaS认含量升高下 降,应力一应变曲线也发生变化,由开始模量随应变增大而增大,逐渐转化为出 现平台直至断裂。 通过选用不同品种的聚合物原材料和不同配比的BaSO4/T PU进行实验发 现:原材料对纤维吸收X射线的性能影响不大;纤维对X射线的吸收性能只与 BaSO;含量有关,且随着BasO;含量升高而增大,但二者并不呈线性关系;当 BaSO;含量大于60%时,纤维对X射线具有很强的吸收性能,其吸收率可达95% 以上。因此60%纤维基本达到医用摄影纤维的要求。
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB324

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【引证文献】
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