Przędza mieszana UHMWPE

Zhejiang QianXiLong Special Co., Ltd i Longkui New Material Co., Ltd to wysoko cenione firmy zlokalizowane w strefie rozwoju gospodarczego Yongkang w Zhejiang w Chinach. Spółki te zostały stworzone przez renomowaną Grupę Qianxi, znaczącą grupę inwestycyjną. QianXiLong Special Fibre (QXL) to wyjątkowe przedsiębiorstwo high-tech, które koncentruje się na badaniach, rozwoju i produkcji włókien UHMWPE (polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej). Nasza firma może poszczycić się trzema zakładami zlokalizowanymi w Yongkang, Longyou i Shanxi o łącznej wydajności 4000 ton. Nasze włókna występują w szerokiej gamie bardzo drobnych włókien od 8D do 2400D, a nawet do 40000D, przy czym naszą specjalnością są włókna o dużej wytrzymałości na rozciąganie (wytrzymałość przekraczająca 42 cN/dtex). Z drugiej strony Longkui New Material Co., Ltd (Longkui) to najwyższej klasy przedsiębiorstwo high-tech, które koncentruje się na rozwoju materiałów ochronnych UHMWPE.

Odporność na ciepło
Przędza mieszana UHMWPE ma niższą odporność na ciepło niż wiele innych rodzajów włókien o wysokiej wytrzymałości i niższą temperaturę topnienia (297–305 stopni F) niż wiele popularnych polimerów. Wszystkie gatunki będą miały tę samą odporność na ciepło i temperaturę topnienia ze względu na charakter przędzy mieszanej UHMWPE. Na przykład przędza mieszana UHMWPE jest dobrym rozwiązaniem w przypadku balistycznych kamizelek kuloodpornych stosowanych w służbach bezpieczeństwa i policji, ale nie jest dobrym wyborem do produkcji sprzętu strażackiego. Jednak wszystkie gatunki przędzy mieszanej UHMWPE miałyby podobny poziom odporności na ciepło.

Wytrzymałość na rozciąganie
Przędza mieszana UHMWPE jest o 40% mocniejsza niż przędza aramidowa. Mają także wysoką odporność na ścieranie, nawet pod ciśnieniem i są 15 razy bardziej odporne na ścieranie niż stal węglowa. Jeśli wytrzymałość i zapobieganie pękaniu ma kluczowe znaczenie, oceń wybór przędzy, aby upewnić się, że spełnia ona wymagania dotyczące wytrzymałości na rozciąganie. Przędza mieszana UHMWPE znana jest ze swojej wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, ale zawsze należy sprawdzić specyfikację produktu pod kątem dokładnych właściwości rozciągających. Mocne strony różnią się w zależności od oceny i dokładnego sposobu wystawienia każdej oceny. Skoczek spadochronowy nie chce, aby jego sprzęt uległ uszkodzeniu pod dużym obciążeniem, a Twoja firma z pewnością nie chciałaby brać udziału w tworzeniu jakichkolwiek wadliwych materiałów, które mogłyby w przyszłości spowodować wypadek.

Trwałość
W zależności od gatunku przędza mieszana UHMWPE ma zwykle masę cząsteczkową od 3,5 do 7,5 miliona amu, czyli dość wysoką. Przędza mieszana UHMWPE ma również bardzo wysoką odporność na przecięcie. Ma również bardzo niski współczynnik tarcia, porównywalny z politetrafluoroetylenem (PTFE), co oznacza, że ​​dobrze nadaje się do zastosowań związanych z ruchem i przesuwaniem. Typowym przykładem jest sprzęt do transportu materiałów sypkich, który podlega ciągłym, powtarzalnym ruchom.

Wysokowydajne przędze włókniste są szeroko stosowane w dziedzinie ochrony balistycznej jako tkaniny i kompozyty wzmocnione ze względu na ich wyjątkowe właściwości. Kiedy pocisk uderza poprzecznie w przędzę, w miejscu uderzenia generowana jest fala poprzeczna, która przemieszcza się do końca. Pożądana jest szybsza fala poprzeczna, aby szybciej rozproszyć energię, zwiększając w ten sposób odporność tkaniny lub kompozytu na uderzenia. Jednakże badania eksperymentalne przędzy wykazały, że poszczególne włókna przędzy nie podlegają jednoczesnemu uderzeniu. Zamiast tego włókna te stopniowo ulegają uszkodzeniu w ciągu pierwszych kilku mikrosekund. Dodatkowo podczas procesu produkcyjnego włókna są podatne na poślizg, co prowadzi do rozluźnienia przędzy i splątania włókien, co utrudnia płynną produkcję, szczególnie w przypadku tkania tkanin odpornych na uderzenia o dużej gęstości. Co więcej, eksperymenty wykazały, że po obróbce tkanin żywicą w celu wytworzenia tkanin powlekanych, niektóre włókna mogą wykazywać nierównomierną infiltrację żywicy. W tych okolicznościach przędza zachowuje się jak zbiór oddzielnych składników włókien, co wpływa na propagację fali poprzecznej i potencjalnie zmniejsza ogólną odporność konstrukcji na uderzenia. Badania wykazały, że termoplastyczny poliuretan (PU) jest preferowanym polimerem wypełniającym ze względu na jego doskonałą przetwarzalność i stabilność chemiczną. Warto zauważyć, że jego łańcuch molekularny zawiera elastyczne segmenty, które zwiększają odporność na zginanie, uderzenia i pochłanianie energii. Aby poprawić właściwości włókien przędzy mieszanej UHMWPE i ogólną odporność na uderzenia jej kompozytów, włókna są powlekane w celu zwiększenia zwilżalności przędz rdzeniowych w późniejszej obróbce żywicą tkaninową.

Właściwości rozciągające przędzy włóknistej odgrywają kluczową rolę w określaniu właściwości balistycznych tkanin i kompozytów, a zatem są niezbędne przy projektowaniu sprzętu kuloodpornego. Większość wysiłków badawczych skupiała się na badaniu właściwości rozciągających pojedynczych przędz, a ograniczone badania dotyczyły przędz kompozytowych z warstwami powłokowymi. Odkryto, że szybkość odkształcania właściwości rozciągających przędzy mieszanej UHMWPE wykazywała dużą wrażliwość na niską szybkość odkształcania (3,3 × 10-5 do 0,33/s). Jednakże te właściwości rozciągające były niezależne od 0.33–400/s. Wang i in. Stwierdzono, że wytrzymałość na rozciąganie przędz ze szkła E stopniowo wzrasta (90–1700 s-1), natomiast odkształcenie do zniszczenia wzrasta wraz z szybkością odkształcania (poniżej 1110 s-1) i maleje wraz z szybkością odkształcania (przekraczającą 1300 s-1 ) zaobserwowali, że naprężenie zrywające przędz PVA wzrastało wraz ze wzrostem szybkości odkształcania (0,01–1500 s-1). Jednakże odkształcenie niszczące przędz z włókien PVA znacząco malało wraz ze wzrostem szybkości odkształcania (0,01–270 s−1), ale wzrastało wraz ze wzrostem szybkości odkształcania (270–1500 s−1). Stwierdzono, że przędze bazaltowe wykazywały znaczny wpływ szybkości odkształcania, przy rosnącej szybkości odkształcania skutkującej wyższą wytrzymałością na rozciąganie i niższym odkształceniem aż do zniszczenia. Przeprowadzono badania, w których stwierdzono stopniowy wzrost naprężenia niszczącego i odkształcenia niszczącego materiału (0,01–180 s−1). W przypadku przędz kompozytowych z warstwami powłokowymi. Odkryto, że powlekane przędze z nanorurek węglowych wykazywały wyższą wytrzymałość na rozciąganie w porównaniu z przędzami z czystych nanorurek węglowych poddawane obciążeniu in situ. Dodatkowo, przędze powlekane wykazywały bardziej spójne zachowanie przy pękaniu w porównaniu z przędzami niepowlekanymi. Skoncentrowano się na powlekaniu włókien przędzy mieszanej UHMWPE PU i stwierdzono, że rozciąganie przędzy kompozytowej w warunkach quasi-statycznych znacznie zwiększa jej wytrzymałość. Jednakże żadne z tych badań nie obejmowało warunków obciążenia dynamicznego. Pocisk uderzył w tkaniny, słabe właściwości tarcia pomiędzy przędzą pociskową a przędzą międzyrzędową spowodowały ślizganie się przędzy po pocisku. Dlatego w ich doświadczeniach nie zaobserwowano żadnych uszkodzeń przędzy. Doniesiono, że natryskiwanie powłok na tkaniny z przędzy mieszanej UHMWPE znacznie zwiększyło współczynnik tarcia powlekanych próbek w porównaniu do czystych odpowiedników i poprawiło odporność tkanin na uderzenia.

Obecny brak badań nad dynamicznym zachowaniem mechanicznym przędz kompozytowych i ograniczone zrozumienie mechanizmu wzmacniania poliuretanu (PU) na przędzy pod obciążeniem dynamicznym. Aby wypełnić tę lukę, w niniejszym badaniu impregnowano materiał przędzy z polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (przędza mieszana UHMWPE) roztworem PU, a następnie utwardzano go w celu wytworzenia przędzy kompozytowej PU/PE.