超高分子量聚乙烯纤维

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1、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有优良的力学性能。其密度只有芳纶纤维的2/3和高模碳纤维的1/2，还具有优良的耐冲击性能、优良的耐化学腐蚀性、优越的耐磨性能和良好的电绝缘性等。所以，UHMWPE纤维在航天航空、军事工业等重要部门得到了广泛的应用。UHMWPE纤锥和其他几种纤维的强度对比见表1。表1几种高强纤维性能对比类别UHMWPE纤维(SK66)芳纶纤维(HM)碳纤维(HM)E玻纤尼龙66(HT)密度/(g?cm-3)0.971.441.852.551.14拉伸强度/GPa3.12.72.3

2、2.00.9韧性/(N?tex-1)3.21.91.20.80.8拉伸模量/GPa10058390736断裂伸长率，%3.53.71.52.020但是，由于UHMWPE纤维轴向取向度高(大于95%)和结晶度高(大于99%)，表面光滑，本身由简单的亚甲基组成，使得纤维表面无任何反应活性点，不能与树脂形成化学键合，使其表面能低且不易被树脂润湿，又无粗糙的表面以供形成机械啮合点，这样严重限制了其在树脂基复合材料中的应用。为了提高UHMWPE纤维表面活性，增强纤维和树脂之间界面的强度，增加其在复合材料中的应用范围，需要对UHMWPE纤维进行表面改性。1复

3、合材料界面的重要性在复合材料中，树脂只起连接的作用，纤维则是主要的受力体，而纤维与基体之间的界面上存在着一系列的效应，如传递应力的传递效应、阻断复合材料裂纹扩展发生的阻断效应等，若纤维与基体之间的界面粘结力不强，复合材料破坏时，裂纹容易从界面处产生，并沿着纤维的方向扩展，最终导致纤维与基体脱胶；反之，纤维和基体的粘结力较强，裂纹的扩散被限制于局部范围，使复合材料中纤维和基体产生协同效应，复合材料的性能得到大大增强。所以，粘结力强的界面能很好地将应力从基体传递到纤维上；纤维和基体之间的界面示意见图1(略)。同时，在复合材料中，界面占有很大的比例，如

4、在复合材料中纤维(直径10μm；长9mm)体积分数为30%时，在100cm3的复合材料中就有2X108cm2面积的界面。由此可见，界面对复合材料的性质起着极为重要的作用。纤维与树脂的粘结程度是决定其界面强度的重要标志，因此，改善纤维和树脂之间的界面粘合性能是复合界面控制技术的关键因素之一。纤维与树脂界面层的形成通常经历纤维与基体的接触和润湿过程，所以是否对纤维进行表面处理、如何处理，将直接关系到整个复合界面的结构和行为。2UHMWPE纤维的表面处理由于UHMWPE纤维的表面光滑，其表面能很低，和树脂难相容，树脂很难浸润纤维的表面。蒋忠龙经研究发现

5、，UHMWPE纤维/LDPE复合材料的横向拉伸强度比LDPE基体的拉伸强度(8.6MPa)还要低，表明纤维/基体界面的强度很低，小于LDPE的