超高分子量聚乙烯纤维的表面改性及其复合材料性能研究.pdf

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1、＾＾Ｑ３４２１６０５８＇＾ｒｊｉＤＢＳＳｍｎＤＷ。戸ａＭｍ￡ＪｉＪｉＢＭ／Ｓｉ２ａｙｉｌ，懸ｉ＾？ｆｌＨｆｉ腳幽备■．．，＇＾斬。屬Ｒ幾＇论文题目：超高分子量聚乙帰纤维的麵改性及其复靈麵究＾ｗＫ工程賴：：諭学习方式：。全日制攻读□在职攻读謹作者姓名：ｔＳ……－．－報导师：＾？＾ＭＢｒ企业导师：＾２０－－完成１７０１１４日期：ＥＨ＾ｂｋ麵驗旅巧幽＾独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下

2、进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ掠注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不巧含为获得天津工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。｜化月Ｗ日学位论文作者签名；端巧茂签字日期：从年学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工４ｋ女学有关俱留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

3、。同意检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名：：的信義矣衣签字日期：Ｗ１年化月Ｕ日签字日期：扔ａ年化月Ｕ日学位论文的主要创新点一、采用多己胺氧化自聚合沉积对超高分子量聚乙帰（ＵＨＭＷＰＥ）纤维进行表面改性，并对改性前后ＵＨＭＷＰＥ纤维的性能、ＵＨＭＷＰＥ纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度及其两相之间的界面倩况进行了研究。

4、二、采用己二胺和聚乙婦亚胺为二次功能化单体，分别对多己胺改性后的ＵＨＭＷＰＥ纤维进行二次功能化，ＵＨＭＷＰＥ纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度较多己胺改性的纤维有较大提高。摘要随着高性能复合材料的迅速发展，超高分子量聚乙帰（ＵＨＭＷＰＥ）纤维树脂基复合材轉由于具有诸多优异性能而在众多领域被广泛应用。虽然ＵＨＭＷＰＥ、纤维具有优异的性能，如高强度和刚度耐化学性、质轻和低温下良好的机械性能，但是其表面呈惰性并且与极性聚合物（如环氧树脂）间的粘结性差，限制了其应用领域。

5、因此本文采用多臣胺沉积化及二次功能化对ＵＨＭＷＰＥ纤维进行表面改性，Ｗ改善其界面粘结性能。首先采用多巴胺氧化自聚合反应对ＵＨＭＷＰＥ纤维进行表面改性，结果表一明：多巴胺改性后的纤维表面涂覆层均為的聚多己胺层，粗糖度增加。经过对一多巴胺改性后的纤维进行超声处理发现聚多己胺与纤维之间有定的粘结强度。单丝断裂力测试结果表明多巴胺改性并没有对纤维自身的力学性能产生损害。当多己胺浓度为２ｍｇ／ｍＬ、反应时间为２４ｈ的条件下，ＵＨＭＷＰＥ纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度最大为

6、０．９２０ＭＰａ，相比较于未改性的纤维提高了２８．３１％。分别Ｗ小分子多氨基化合物己二胺（ＨＭＤＡ）和大分子多氨基化合物聚乙帰亚胺（ＰＥＩ）为二次功能化单体，对多己胺改性后的ＵＨＭＷＰＥ纤维进斤二次功能化。通过ＦＴＩＲ和ＸＰＳ分析证明了巧维表面聚多己胺层上成功接枝了ＨＭＤＡ和ＰＥＩ并引入了活性官能团，从ＳＥＭ图看出二次功能化改性后的纤维表面粗趟度明显增加。在ＨＭＤＡ浓度为ｌＯｍｇ／ｍＬ、反应时间为９ｈ的条件下，改性后的ＵＨＭＷＰＥ纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度最

7、大为１．３１０ＭＰａ，比未改性的ＵＨＭＷＰＥ纤维相比较提高了８２．７１％；在ＰＥＩ反应浓度为５ｍｇ／ｍＬ、时间为２４ｈ的条件下．１８５，改性后的ＵＨＭＷＰＥ纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度最大为１ＭＰａ，比未改性的ＵＨＭＷＰＥ纤维相比较提高了６５．２７％。相比较于未改性的ＵＨＭＷＰＥ纤维增强环氧树脂复合材料，多己胺改性后的纤维增强环氧树脂复合材料的拉伸断裂强为有所增加，经过二次功能化之后有了一进步提高。由复合材料的断裂截面可发现纤维与树脂之间的界面性能得到改

8、善，并且两相之间不易发生剥离现象。关键词：超高分子量聚石帰纤维；多己胺；二次功能化；己二胺；聚艺婦亚胺；界面剪切强度ＡＢＳＴＲＡＣＴｔ－－Ｗｉｈｔｈｅｒａｉｄｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｈｉｈｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｏｓｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｕｌｔｒａｈｉｈｐｐｇｐｐ，ｇ－ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅＵＨＭＷＰＥｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｏｌｍｅｒｃｏｍｏｓｉｔｅｓ（）ｐｙｐｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｍ