超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維表面改性研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能，是用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的主要高強(qiáng)高模纖維之一。但UHMWPE纖維表面能低，使得15HMWPE纖維與樹脂基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度較低，限制了UHMWPE纖維在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，研究UHMWPE纖維的表面處理方法以提高其與樹脂基體的界面粘結(jié)性便成為本文的研究重點(diǎn)。
　　 本文較系統(tǒng)地研究了等離子體表面處理UHMWPE纖維，結(jié)果表明，等離子體輝光放電對(duì)纖維表面有刻蝕和活化作用，

2、纖維表面粗糙度的提高使纖維與樹脂間機(jī)械嚙合作用增強(qiáng)，纖維表面產(chǎn)生的活性基團(tuán)可與樹脂的端基產(chǎn)生共價(jià)鍵作用，這兩者作用使得改性后纖維-樹脂界面粘接強(qiáng)度有不同程度地提高。此外，等離子體處理的時(shí)間及氣氛對(duì)纖維表面浸潤性能及力學(xué)性能也有顯著影響。
　　 研究了先經(jīng)空氣、氬氣等離子處理再吡咯液相沉積聚合法表面改性UHMWPE纖維，制得了聚吡咯-空氣-超高分子量聚乙烯(PPy-Air-UHMWPE)纖維和聚吡咯-氬氣-超高分子量聚乙烯(PPy

3、-Ar-UHMWPE)纖維，實(shí)現(xiàn)了“纖維-樹脂”界面增效的目的。研究表明，與單純的進(jìn)行等離子體處理和單純進(jìn)行吡咯化學(xué)沉積聚合相比較，復(fù)合處理后的PPy-Air-UHMWPE纖維和PPy-Ar-UHMWPE纖維與樹脂間界面剪切強(qiáng)度都有了顯著地提高。磨損實(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)于直接吡咯沉積聚合的PPy-UHMWPE纖維，經(jīng)復(fù)合處理后纖維的聚吡咯層與纖維大分子間結(jié)合力較強(qiáng)，聚吡咯經(jīng)數(shù)千次磨損后不易脫落。
　　 探討了涂覆雜化漿料表面改性UHM

4、WPE纖維，采用溶膠-凝膠技術(shù)對(duì)納米SiO2先驅(qū)體進(jìn)行原位改性，制備了環(huán)氧/納米SiO2雜化漿料。研究發(fā)現(xiàn)：相對(duì)于未處理的UHMWPE/環(huán)氧復(fù)合材料，涂覆雜化漿料后，復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度大幅提高，同時(shí)UHMWPE纖維力學(xué)性能沒有損失。
　　 將上述改性方法改性后的連續(xù)纖維織成織物，并運(yùn)用RTM成型工藝制作復(fù)合材料，從宏觀的角度探討了“纖維-樹脂”界面的增效。研究表明，織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度有影響，其中斜紋組織效果