超高分子量聚乙烯纤维的表面处理及其复合材料的性能

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1、第2期纤维复合材料No.22520一鲤06年6月一丝FIBERCOMPOSITESJun.,20拓超高分子量聚乙烯纤维的表面处理及其复合材料的性能曾黎明，邢协明，田晓伟(武汉理工大学材料学院，武汉430070)摘要超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)具有优良的力学性能，但其表面具有惰性和光滑性;利用酸腐蚀、紫外接枝等方法对UHMWPE纤维进行表面改性处理;处理后进行单丝拔出试验，其拔出载荷可提高许多;以环氧树脂为基体采用模压成型工艺制备复合材料板材，不同表面处理的纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲强度测试值相差较大，分析了材料弯

2、曲强度变化的原因。关键词超高分子量聚乙烯纤维;复合材料;表面处理TreatmentofUHMWPEFiberandPropertiesofitsCompositeMaterialsZENGLi-ming,XINXie-ming,TLANXiao-wei(InstituteofMaterialsScienceandEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan,430070)ABSTRACTTheultrahighmolecularweightpolyethylene(UHMWPE)

3、fiberhasgoodmechanicalproperties,butitssurfacehasbiginertiaandissmooth.ThesurfaceoftheUHMWPEistreatedwithdifferentmethodssuchasacidcorrode,ultravioletlightgraftandsoonandthepull一outloadofasingletreatedfibercanbegreatlyimproved.Thecompositelaminateisprepared场molding

4、processwiththedifferentsurface一treatedfiberandthematrixofepoxyresinanditsbendingstrengthcanbegreatlyimproved.Atlast,thereasonofbendingstrengthimprovementisanalyzed.KEYWORDSUHMWPEfiber;composite;surfacetreatment1前言向。目前文献报道的UHMWPE纤维表面处理方法超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是继碳纤主要有物理方法

5、、化学方法、等离子体、辐射交联、电维、芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，具有优晕放电等。各种处理方法都比较单一，将几种方法良的力学性能。其密度只有芳纶纤维的2/3和高模结合起来对纤维表面进行处理的报道较少。碳纤维的1/2;轴向拉伸性能很高;比拉伸强度是现有高性能纤维中最高的;比拉伸模量除高模碳纤维2实验外也是很高的，较芳纶纤维高得多;还具有优良的耐2.1原材料冲击性能、优良的耐化学腐蚀性、优越的耐磨性能和UHMW一PE纤维:DC85型，303g/den的断裂强良好的电绝缘性等优点[[1,2;0度，宁波大成新材料有限公司;但

6、是，由于高强聚乙烯纤维轴向高度取向(>浓硫酸:分析纯，武汉市化学试剂厂;95%)和结晶度高(>99%)的光滑表面，本身由简单重铬酸钾:北京市红星化工厂;的亚甲基组成，使得纤维表面不仅没有任何反应活二苯甲酮:分析纯，天津市远航化学品有限公性点，还不能与树脂形成化学键合，使其表面能低且司;不易被树脂润湿，又无粗糙的表面以供形成机械啮丙烯酞胺:分析纯，武汉市桥口教学实验工厂;合点，这样就严重限制了其在树脂基复合材料中的丙酮:化学纯，武汉市江厦精细化工厂;应用[3]。因此对UHMWPE纤维的表面进行改性处无水乙醇:分析纯，武汉市江北

7、化学试剂厂;理，提高和树脂基体的粘接性能，扩大在复合材料中E一51环氧树脂，CYD一128型，岳阳石油化工的应用，一直是UHMWPE纤维一个很重要的研究方总厂环氧树脂厂。纤维复合材料2006年2.2酸腐蚀处理(3)在夹板上方固定一根铁丝用于悬挂纤维单酸腐蚀处理工艺过程为:丝，将纤维单丝挂在铁丝上，再从聚醋薄膜的针孔中(1)按100:8:5的质量比配腐蚀液，量取浓硫酸穿过夹板，并在夹板下面将纤维打结，然后在结上挂500ml、水74ml，称量重铬酸钾46g，将它们配成混一个小小的重物用于将纤维拉直;合溶液盛放在适当的塑料盆里，并

8、在盆中央放置一(4)称取70克环氧树脂(E一44)、固化剂(650#)装满水的玻璃瓶(防止纤维蓬乱);62克及稀释剂丙酮溶液，按质量含量各为45%,(2)称量UHMWPE纤维46g，并将纤维绕盆中40%和15%配制树脂胶液〔‘一’o7，充分搅匀;瓶子一圈一圈的浸人腐蚀液中泡5.5个小时，为