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超高分子量聚乙烯纤维特点及其性能缺陷
2014-08-05 11:56:36

     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一种高性能纤维。它是以超高分子量聚乙烯为原料 ,经过高压固态挤压法、增塑熔融纺丝法、表面结晶生长法、超拉伸或局部超拉伸法、凝胶纺丝 - 热拉伸法等工艺制备的 ,一种具有高强度、高模量的高性能纤维,它还具有密度小(密度为 0. 97g/cm3) 、耐化学腐蚀、耐冲击、不吸水、与生物的相容性能好等其它的优越性能。在特种材料和复合材料领域显示出极好的应用前景。

    但是 ,由于UHMWPE纤维本身是由非极性的亚甲基形成的线性长链 ,纤维分子间没有较强的分子间作用力;纤维表面呈化学惰性 ,难以与树脂形成化学键合;在生产中经高倍拉伸形成的高度结晶和高度取向而导致的光滑表面。所有这些因素的共同作用使纤维的表面能很小 ,用作复合材料的增强材料时难以与基体树脂形成良好的界面粘接。大量的研究表明 ,由UHMWPE纤维制成的复合材料在使用过程中常以层间破坏的形式而被破坏 ,产生此问题的根源在于 UHMWPE纤维本身的结构特点及生产工艺的特点。因此 ,由UHMWPE纤维制成的复合材料的界面粘接性能成了复合材料制备过程中关注的首要问题。


2. UHMWPE 纤维的性能缺陷
     纤维具有超高强高模的独特力学 UHMWPE 性能,并具有密度小、耐腐蚀、耐冲击等其它纤维所无法比拟的优越性能,在特种材料和复合材料领域显示出极好的应用前景。但是该纤维本身的结构特点及生产因素决定了其也存在许多性能缺陷。UHMWPE纤维是由亚甲基组成的柔性高分子材料,不带有极性基团,分子间作用力弱,因而其玻璃化温度及熔点较低,所以在热的作用下,纤维的结构容易发生变化,而影响其力学性能;由于无极性键,难与树脂基体形成化学键,并且其表面能低,表面呈化学惰性,难与树脂基体结合,因而其粘结性差,而使得其复合材料的层间抗剪切强度较差,造成复合材料在使用过程中常以层间破坏的形式出现;另外,纤维的抗蠕变性能较差,在受力作用下容易发生形变。所有这些缺陷在很大程度上限制了其应用范围,因此对其进行改性处理是一项很重要而有意义的研究工作。