《超高分子量聚乙烯纖維非晶結構的固體核磁共振研究》是依託華東師範大學，由姚葉鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超高分子量聚乙烯纖維非晶結構的固體核磁共振研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姚葉鋒
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超高分子量聚乙烯纖維的力學性能與樣品中非晶結構、含量密切相關。本課題擬通過各類先進的固體高分辨核磁共振技術，對超高分子量聚乙烯纖維中的非晶結構和相關動力學進行系統性的研究。通過探測各類非晶結構與結晶結構的空間連線關係，加深對纖維結構的應力傳遞機制的理解；通過研究纖維內部非晶/結晶之間的長程分子鏈遷移行為，加深對纖維蠕變行為來源的理解；在此基礎上，研究不同製備工藝、紡絲前體和拉伸比等因素對聚乙烯纖維強度的影響。本課題研究將為我們進一步提升現有纖維的強度、進行新型超高強度纖維的分子結構設計提供必要的理論基礎，對於我們理解高分子體系微觀結構和分子運動與材料巨觀性能的關係也具有普遍意義。
結題摘要
超高分子量聚乙烯纖維的力學性能與其非晶結構含量、類型和分布密切相關。本課題通過各類先進的固體核磁共振技術，重點研究了幾種超高分子量聚乙烯纖維中非晶結構的含量、性質和分布，以及非晶結構對材料中非晶/結晶相之間的長程分子鏈遷移運動的影響。結果表明：1. 聚乙烯纖維材料的加工/製備方式、聚乙烯原料的化學性質等因素能顯著影響其非晶結構的存在形式；2. 聚乙烯纖維存在受限的非晶結構和分子運動較為活潑的非晶結構，這兩類非晶結構的含量與聚乙烯纖維材料的強度和模量密切相關；3. 聚乙烯纖維材料中廣泛存在著非晶相與結晶相之間的長程分子鏈遷移運動，這一運動與聚乙烯纖維的蠕變行為相關。這些研究結果加深了我們對聚乙烯纖維材料中應力傳遞機制、蠕變行為來源的理解。本項目的研究結果為我們進一步提升聚乙烯纖維的強度提供必要的理論基礎。 此外，我們在本課題研究過程中還發展了一些固體核磁共振方法，其中包括： 1. 通過13C化學位移各項異性研究和測量樣品中基團/分子鏈取向度和分子運動的方法； 2. 通過2H 核磁共振實驗並結合計算機理論模擬，研究基團/分子鏈運動的方法； 本課題發展的這些固體核磁方法已被成功的套用於其他先進功能材料體系，並取得了較好的研究結果。
