UHMWPE纤维表面处理及其复合材料性能

对超高分子量聚乙烯(U HMWPE) 纤维进行了铬酸液相氧化和上胶剂表面涂覆的复合表面处理, 并对U HMWPE 纤维表面处理前后与几种不同结构的环氧树脂基体制备的复合材料进行界面性能研究。结果表明: 树脂种类对复合材料界面性能略有影响, 但层间剪切强度都较低。对纤维进行单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能, 但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低; 而液相氧化2涂覆的复合处理则具有协同效应, 在不降低纤维强度的同时大幅度提高复合材料的层间剪切强度, 是一种有效的表面处理方法。      

超高分子量聚乙烯纤维表面改性的研究进展

介绍了超高贫子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的各种表面改性方法,如低温等离子体改性、辐照接枝改性、化学氧化法改性等,重点讨论了这些方法对纤维复合材料的粘接性能和力学性能的影响,并对主要的纤维表面改性方法所具备的工艺特点、处理效果以及成本等作了对比分析,特别关注了近年来UHMWPE纤维的各种表面改性技术的进展,介绍了改性UHMWPE纤维的性能表征方法,对超高分子量聚乙烯纤维表面改性技术的工业化应用提出建议.     

超高分子量聚乙烯纤维表面改性及其界面性能研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因具有高化学稳定性,高机械性能和低成本等优点而成为理想增强材料之一。然而,规整的非极性分子链结构致使UHMWPE纤维结晶度高、与树脂基体之间几乎无化学键合,本文因而与树脂的粘合性差。为此已经进行了许多纤维表面处理的工作,如紫外辐射、等离子体处理、聚合物涂层等。主要从湿法化学改性和干法化学改性这两方面入手,总结归纳了目前超高分子量聚乙烯纤维的界面改性研究现状,从物理和化学两个方面揭示界面增强机理以及界面性能与复合材料力学性能的关系,为超高分子量聚乙烯纤维的界面结构设计和改性提供科学理论依据和技术指导。     

UHMWPE纤维的表面交联改性

选用三聚氰酸三丙烯酯(TAC)作为交联剂对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行紫外辐照交联改性,探讨了正庚烷浸泡时间、交联剂浓度、紫外线辐照时间等因素对UHMWPE纤维表面交联效果及纤维蠕变性能的影响。采用红外光谱、扫描电子显微镜及力学性能测试等多种手段对交联改性前后UHMWPE纤维的结构进行表征。结果表明,UHMWPE在正庚烷中的最佳浸泡时间为24h;紫外线辐照最佳时间为1.5 h;经交联改性后UHMWPE纤维的抗蠕变性能有较明显提高。     

超高分子量聚乙烯纤维复合表面改性及其橡胶基复合材料的力学性能

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与基体之间界面结合强度低的问题,采用超声波结合铬酸溶液氧化的复合工艺对UHMWPE纤维进行表面处理,并将处理后的纤维加入到天然橡胶(NR)中制备短切UHMWPE纤维/NR复合材料。结果表明:复合改性工艺可有效增加纤维表面粗糙度及表面含氧官能团含量,最佳改性工艺条件为:按照重铬酸钾、水及浓硫酸的质量比7∶12∶150配置铬酸溶液,将含有一定质量UHMWPE纤维的铬酸溶液放入35℃的超声波清洗仪中氧化5min,其中超声波频率为100kHz。与纯NR样品相比,在UHMWPE纤维与NR的质量比为0~6∶100范围内,随着处理后短纤维含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐减小,最大损失量达到50%;复合材料的硬度不断增大,最大增加量达到96%;复合材料的撕裂强度先增大后减小,在UHMWPE纤维与NR的质量比为5∶100时达到最大值,最大增加量达到49%。     

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面处理对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面性能的影响机制

从工程化应用角度研究了常压空气等离子体改性对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维/环氧树脂复合材料界面性能的调节机制,主要分析了不同处理时间对UHMWPE纤维表面状态变化的影响,及其对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面黏结性能的影响规律。采用SEM及纤维吸水测试研究了等离子体处理对UHMWPE纤维表面物理形貌及纤维表面浸润性能的影响,分别以拉伸和弯曲的方式,通过纤维表面脱黏力及层合板层间剪切强度对UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面黏结性能进行表征。结果表明,仅经过4 s的空气等离子体处理之后,UHMWPE纤维表面脱黏力的提高幅度为84.0%,UHMWPE/环氧树脂复合材料层合板的层间剪切强度由未处理的7.01 MPa提高至15.81 MPa,增幅高达125.5%。研究发现,通过常压空气等离子体处理改变了UHMWPE纤维的表面状态,可以显著高效地调节UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面性能,为扩大该材料的后续工程化应用提供了理论基础。      

辐射接枝改性对UHMWPE纤维性能的影响

采用预辐射接枝聚合方法制备了丙烯酸甲酯(MA)接枝改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-PMA)纤维。研究了接枝率对UHMWPE纤维结构和力学性能的影响。红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)测试显示,UHMWPE纤维上接枝了PMA分子链。UHMWPE-g-PMA纤维结晶度随接枝率增大而降低;PMA接枝链对UHMWPE纤维的正交晶相无影响,但对单斜晶相和中间相影响明显。UHMWPE-g-PMA纤维的拉伸断裂强度随吸收剂量增大而减小,但不随接枝率变化;拉伸断裂伸长率随吸收剂量增大而减小,随接枝率升高而增大。接枝前后UHMWPE纤维的水接触角测试结果显示,随着接枝率的增加,UHMWPE-g-PMA纤维与水的接触角减小。     

超高分子量聚乙烯纤维的发展状况

介绍超高分子量聚乙烯纤维的结构性能,发展历程和现状.描述了纤维的生产工艺方法和用途,介绍了国内外主要生产厂商产品,以及国内外对超高分子量聚乙烯纤维的改性方法和应用.     

超高分子量聚乙烯纤维的液相氧化改性及其环氧树脂基复合材料的力学和摩擦性能

为增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与环氧树脂(EP)基体之间的界面粘结强度,采用重铬酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面改性并制备UHMWPE纤维/EP复合材料。结果表明,UHMWPE纤维经液相氧化后表面刻蚀痕迹明显,表面粗糙度明显增加,结晶度增加了11.3%,与乙二醇的接触角减小了14.12°。与纯环氧树脂相比,纤维含量为0.4%的未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低18.04%,纤维含量为0.6%的液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的拉伸强度降低51.55%,未改性UHMWPE(纤维含量0.5%)和液相氧化改性UHMWPE(纤维含量0.4%)纤维/EP复合材料的冲击强度分别提升了3.29%和4.39%。当纤维含量为0.3%时,液相氧化改性UHMWPE纤维/EP复合材料的弯曲强度比纯环氧树脂增加6.55%,比未改性UHMWPE纤维/EP复合材料增加19%。当纤维含量由0增大到0.5%时,改性和未改性UHMWPE纤维/EP复合材料的摩擦系数先增加后减小。     

单宁酸协同改性超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂复合材料

将单宁酸共混改性的环氧树脂与单宁酸-金属Na+络合改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行复合,从而改善了UHMWPE纤维与环氧树脂的界面强度,提高了纤维增强复合材料的整体性能.改性后纤维表面的单宁酸与树脂基体中的单宁酸在界面处形成"桥联"作用.单宁酸共混改性环氧树脂是为了在环氧树脂中引入羟基以增强其力学强度.结果...     

超高分子量聚乙烯纤维的低温等离子处理

研究了超高分子量聚乙烯纤维的低温等离子表面处理。经低温等离子处理,超高分子量聚乙烯纤维对乙二醇的浸润性提高,接触角降低,纤维表面产生了活性自由基,纤维对亚甲基蓝的吸附性增强。等离子处理使纤维含氧量增加,表面产生沟槽,比表面积增大,纤维/环氧复合材料的层间剪切强度提高3倍以上。     

超高分子量聚乙烯纤维紫外接枝处理

以超高分子量聚乙烯纤维布为处理对象,研究了紫外接枝处理过程中各种因素对处理后复合材料层间剪切强度的影响,发现以丙烯酰胺为接枝单体时的处理效果最好,并用扫描电镜、红外光谱以及XPS研究了纤维处理前后表面性能、表面形貌的变化。      

玄武岩纤维的表面修饰及生态环境复合过滤材料的制备与性能研究

探讨了酸、碱、水等介质对玄武岩纤维的刻蚀以及对其性质影响的可能性,测定了玄武岩纤维的组成,计算了玄武岩纤维的酸度系数和pH值。在对玄武岩纤维进行软化、硅烷偶联剂表面活化处理的基础上,利用玄武岩纤维和植物纤维进行杂化,制备了生态环境复合过滤材料。通过扫描电镜及红外光谱对其微观结构及其形成的机理进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在植物纤维中均匀弥散,无机纤维和有机纤维各自的优良特性得到了充分的发挥。利用无规线团模型对其结构进行了描述,采用逾渗模型对其过滤性能进行分析,并讨论了打浆度、玄武岩纤维含量、胶粘剂等因素对复合材料性能的影响。制备的复合材料具有可重复使用、性能价格比高、对环境无二次污染,符合对环境协调、友好的生态环境材料的绿色化要求。      

碳纤维表面的电聚合改性研究

本文用循环伏安法,测定了几种烯类单体水溶液体系在碳纤维表面的伏-安曲线,选出了各自相应的最佳聚合电位。以碳纤维为电极,在最佳电位下,进行了上述溶液体系的间断法和连续法电聚合作业。使用扫描电镜,对碳纤维表面电聚合涂层的形貌、厚度进了研究。测定了经电聚合处理后的碳纤维的单丝拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率的变化。用上述方法处理过的碳纤维/环氧树脂基复合材料,层剪强度有了大幅度提高,冲击强度也有了明显改善。      

石墨纤维阳极氧化表面处理的研究

本文研究了PAN基石墨纤维在四种铵盐电解液中阳极氧化表面处理的工艺条件.用SEM和XPS技术分析了处理前后纤维表面形态的变化,通过复合材料的层间剪切强度(ILSS)对表面处理前后石墨纤维与环氧树脂之间界面粘结强度的改善进行了评价.     

超高分子质量聚乙烯纤维增强复合材料研究进展

从不同应用领域复合材料对纤维和基体树脂性能要求的角度，详细综述了近年来有关超高分子质量聚乙烯纤维增强复合材料的研究状况，对UHMWPE纤维表面改性技术、不同类型树脂基体的浸润粘合性以及其它纤维与UHMWPE纤维混杂复合特性进行了比较。     

阳极氧化表面处理对碳纤维性能的影响

通过对国产PAN基碳纤维和沥青基碳纤维阳极氧化处理,得到了两种纤维的性能(σ_f,Cox/Cgr,表面形态)随阳极氧化处理条件变化的关系.实验结果表明,阳极氧化能较大地增加碳纤维表面的化学活性和物理活性.碳纤维经阳极氧化后,表面形成①—C—OH,②—C—OH=O,—O—C—O—,③—C=O,④R—CO₃—四种类型的含氧官能团,随阳极电位的升高,表面含氧官能团含量增加.阳极处理后的碳纤维,在其表面形成了微细缺陷,缺陷的形状因纤维的种类不同而不同.阳极电位是影响碳纤维性能最关键的电极参数.     

类球形纳米粒子的表面修饰改性

综述了类球形纳米粒子的表面改性方法，主要介绍了无机拉子表面的小分子表面活性剂的吸附以及乙烯基反应性单体的包覆聚合和接枝聚合技术，并提出上述改性方式的结合将为通用树脂的高性能化提供一种有效途径。     

芳纶纤维的表面改性

介绍了近年来国内外芳纶纤维(Aromatic Polyamides,Kevlar Fiber)三种主要的表面处理方法,评述了各种方法的优缺点以及有待解决的问题和未来发展方向。