uhspe纤维的表面改性及其增强复合材料

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1、第’4卷第8期兵器材料科学与工程LMN(’4HM(8’))’年&&月G.9H,HI%+,-%.1,J#I1%HI%,H9%HK1H%%.1HKHMO(’))’!"#$%纤维的表面改性及其增强复合材料!防弹性能的研究郑震&，唐小真&，施楣梧’，周国泰’（&(上海交通大学化学化工学院，上海’))’*)；’(中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，北京&)))&)）摘要：对超高强聚乙烯纤维的表面进行电晕放电及二次处理，通过扫描电镜、红外光谱分析了它的表面形态和化学结构变化。#%+图像表明，电晕造成纤维表面出现微裂纹，而且微裂纹的数量和大小随电晕强度的增加而

2、增加。,-./0-1.光谱显示，纤维表面同时出现含氧基团，也随电晕强度的增加而增加；二次处理后，纤维表面的化学结构也发生明显的变化。尽管随着电晕强度的增大，!"#$%纤维的拉伸强度连续下降，但经过*23的电晕处理一段时间后，!"#$%纤维／乙烯基树脂复合材料的层间剥离强度和!值都出现了最大值，这为进一步研究超高强4)聚乙烯纤维增强复合材料的防弹性能提供了理论依据。关键词：电晕；超高强聚乙烯纤维；二次处理；界面粘结；防弹性能中图分类号：-566’文献标识码：,文章编号：&))*—’**7（’))’）)8—)))6—)4超高强聚乙烯（!"#$%）纤维是

3、将超高分子量聚乙的#:88，织成平纹编织布，织物密度为（*4;**）根／烯凝胶热拉伸后纺丝得到的高性能有机纤维。它不仅4<=，经纱细度：&>()*-?@，纬纱细度：&>(6&-?@。树是目前高性能纤维中，比拉伸模量、比拉伸强度最高的脂采用陶氏公司的乙烯基树脂*&&/64)，其中苯乙纤维，而且具有抗冲击性好、耐化学腐蚀性强、比重轻烯含量*4A（质量分数）。纤维表面处理时，用过硫等优点。!"#$%纤维的应力波传播速度是芳纶的两酸钾作为氧化剂。树脂固化的引发剂是过氧化苯甲倍，因此，!"#$%纤维在防护子弹及碎片冲击时，能量酰。的吸收与应力波的传递均优于其

4、它纤维，是一种理想!("纤维的预处理的防弹材料。然而由于!"#$%分子由亚甲基组成，使为了除去纤维加工过程中添加的助剂和表面的得纤维表面为惰性表面，不能与树脂分子间以较强的杂质，纤维需经过以下处理［8］：化学键力相互作用，而且高倍拉伸形成的光滑表面，不（&）室温下，在非极性溶剂（如苯）中将纤维浸易被树脂润湿，即不能形成力学咬合作用。因此，超高泡至少&B；强聚乙烯纤维增强复合材料的界面粘合性成为该复合（’）室温下，在极性溶剂（如乙醇）中将纤维浸材料研究的首要问题［&!4］。泡至少&B；本文研究了电晕放电处理对!"#$%纤维表面（6）室温下，在去离子水

5、中将纤维浸泡至少&B；形态和化学结构影响的机理，并结合电晕采取了一种（*）在烘箱中，8)C下烘干、备用。新的二次处理方法，有效地改善了!"#$%纤维的表!(#电晕处理面结构，增强了!"#$%纤维与乙烯基树脂的相互作将!"#$%织物在电晕处理机上进行高压放电用。实验中重点关注了电晕强度的改变对复合材料处理，电极跨度&(’=，宽&)==。电晕的输出功率的界面粘结性能和冲击性能的影响，为进一步研究在)!823间可调，电晕处理时间由织物的走布速!"#$%纤维复合材料的弹击性能提供了参考。度决定，织物的走布速度分为’、*、8、D、&)=·=EF/&五种。电晕

6、前，在纤维表面刷一层6A（质量分数）&实验部分过硫酸钾溶液，在烘箱中*)C烘干。!(!原材料!($二次处理实验中超高强聚乙烯纤维采用荷兰9#+公司电晕后的织物先在8)C的五氯化磷的乙醚溶!收稿日期：’))’/)*/’P；修订日期：’))’/)>/’8基金项目：总后军需装备研究所士兵系统研究中心国防科研项目资助万方数据作者简介：郑震，6)岁，博士生，%/=QEN：RB?FSRB?F))"TEFQ(

7、")丙烯醇的*+,溶液中，反应&-提高纤维和树脂的界面粘结强度是有限的［<］。后，在真空烘箱中将织物烘干。电晕处理除了使纤维表面的物理结构发生变!."复合材料的制备/0123纤维／乙烯基树脂复合材料通过热压成型，用4)（质量分数）的过氧化苯甲酰引发树脂固化。成型温度4""(，成型压力：5627，&#$%84!.&627，!&#$%。层间剥离实验的试样含两层织物，尺寸为：!""##94&"##94."（:"."&）##；弹片冲击的试样含!"层织物，尺寸为：;""##9;""##9#。!.#测试仪器及条件扫描电子显微镜：日立公司1?!4&"；傅

8、立叶转7—未处理换红外光谱仪：3@/ABCD&&，德国EF/G3F公司制造，带全放射附件；窗体材料为GF1?&。层间剥离强