超高分子量聚乙烯纤维复合材料用树脂基体的研究进展

本文从提高超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)纤维与基体的粘接性入手 ,介绍了目前UHMWPE纤维复合材料常用的聚氨酯类、橡胶类、乙烯酯类树脂体系的特点和应用现状及前景。分析了UHMWPE纤维复合材料作为防弹材料、结构材料等的优点和目前所存在的问题 ,针对这些问题提出了解决的思路。     

超高分子量聚乙烯纤维复合材料的应用及其抗侵彻性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维因在比强度上的巨大优势引起科研技术人员的广泛关注(其密度约为0.97g/cm3,而抗拉强度可达GPa量级)。研究表明,以UHMWPE纤维作为主要组分的复合板在侵彻防护领域具有极大的应用潜能,其防护效率明显优于现有陶瓷、轻金属等抗侵彻材料。介绍了UHMWPE纤维的基本性质、发展现状及其抗侵彻机理,概述了以UHMWPE纤维为主要组分的复合材料在抗侵彻领域中的应用,指出了UHMWPE纤维复合材料发展中有待解决的问题。     

泡沫铝夹层结构复合材料低速冲击性能

以泡沫铝为夹芯材料,玄武岩纤维(BF)和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料为面板,制备夹层结构复合材料。研究纤维类型、铺层结构和芯材厚度对泡沫铝夹层结构复合材料冲击性能和损伤模式的影响规律,并与铝蜂窝夹层结构复合材料性能进行对比分析。结果表明:BF/泡沫铝夹层结构比UHMWPE/泡沫铝夹层结构具有更大的冲击破坏载荷,但冲击位移和吸收能量较小。BF和UHMWPE两种纤维的分层混杂设计比叠加混杂具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫铝厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷降低,破坏吸收能量增大。泡沫铝夹层结构比铝蜂窝夹层结构具有更高的冲击破坏载荷,但冲击破坏吸收能量较小;泡沫铝芯材以冲击部位的碎裂为主要失效形式,铝蜂窝芯材整体压缩破坏明显。     

三种纤维改性超高分子量聚乙烯复合材料的力学性能

以未处理和偶联剂KH550处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维为填充材料,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,用模压成型法制备了三种纤维改性UHMWPE复合材料,对复合材料的硬度、弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率进行了实验研究,用光学显微镜观察分析了拉伸断面形貌。结果表明,未处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维改性UHMWPE复合材料硬度较纯UHMWPE分别提高了11.76%、21%和6%。经KH550处理的三种纤维改性UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度均优于未处理纤维的复合材料,已处理的SiC纤维/UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度提高较大。KH550处理的三种纤维与UHMWPE基体界面粘接紧密,未处理纤维与UHMWPE基体粘接较差。     

表面改性和混杂对超高分子量聚乙烯纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

采用紫外接枝和与芳纶纤维混杂的方式改善UHMWPE纤维的缺点,详细研究了接枝单体种类、浓度和纤维混杂等对UHMWPE纤维/环氧树脂复合材料性能的影响。结果表明,以丙酮为溶剂采用一步接枝法在紫外光辐射下将丙烯酸接枝到UHMWPE纤维表面上,可显著提高UHMWPE纤维增强的复合材料的弯曲强度、冲击强度和拉伸强度;随着接枝单体浓度的提高弯曲强度和冲击强度没有明显的变化,而拉伸强度不断提高。同时,将UHMWPE纤维与芳纶纤维混杂可提高其与树脂基体生成的复合材料的耐热性。UHMWPE纤维与芳纶纤维按1∶1的质量比混杂,混杂纤维增强的复合材料在90℃的形变量比UHMWPE纤维增强的复合材料减少66.7%,显著提高了复合材料的耐热性。     

大成高强聚乙烯纤维的产业化及其复合材料研究

介绍了大成高强聚乙烯(UHMWPE)纤维性能及特点,以大成高强聚乙烯纤维为增强材料研制开发的各种性能优异的复合材料,在单兵弹道防护装备、航空航天、火箭、战斗机、舰艇、风力发电、高压气瓶、建筑工程结构加固等领域开拓更多的应用情况。     

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。     

超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。     

不同结构UHMWPE纤维纬编针织复合材料弯曲性能

以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为原料,在电脑横机上编织出较理想的UHMWPE纤维纬平针、罗纹、畦编针织结构织物.采用VARTM工艺、(0°,90°)3s铺层方式成功制备了六层纬平针、六层罗纹以及六层畦编UHMWPE纤维纬编针织复合材料板.对三种复合材料板的弯曲性能及其影响因素进行研究,比较并分析其弯曲应力-挠度变化曲线和破坏形式.结果表明:三种UHMWPE纤维纬编针织结构增强复合材料的弯曲应力-挠度曲线具有非线性特征,曲线均类似于抛物线;其中,纬平针织结构复合材料的弯曲强度最大,罗纹次之,畦编最小;承受弯曲破坏的主要是树脂基体,没有出现增强体断裂、撕开等现象,表明由高强聚乙烯纤维制成的增强体材料具有较强的韧性与较高的强力.     

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。      

弹道防护用先进复合材料弹道响应的研究进展

本文对弹道防护用先进复合材料的弹道响应研究及其在工程领域的应用现状进行了综述。首先,基于工程应用研究的试验结果,对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维、芳Ⅲ纤维、聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维和聚酰亚胺(PI)纤维等高性能纤维的防弹性能及其复合材料在弹道防护工程领域的应用现状进行了概述,近年来先进复合材料的防弹性能随着纤维力学性能的突破而逐渐提高;其次,讨论了先进复合材料弹道响应的影响因素及其作用机制,发现先进复合材料的塑性拉伸变形是其抵挡弹丸侵彻的主要防弹机制;最后,对弹道防护用先进复合材料的研究方向进行了展望。      

剪切增稠胶/超高分子量聚乙烯复合材料低速冲击性能研究

剪切增稠胶(STG)是一种新型功能材料,通过流变测试研究了STG的稳态流变性能及其剪切增稠的作用方式。将STG与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物复合制备了STG/UHMWPE复合材料,利用扫描电子显微镜对复合前后材料的形貌进行分析,并研究了复合材料的低速冲击性能。结果表明:加入STG后,STG/UHMWPE复合材料的剩余冲击载荷可减少50%;在不同冲击速度条件下,复合材料能量吸收系数均超过80%。STG具有优异的力学性能,通过与UHMWPE织物复合可显著提高复合材料的抗冲击性能。     

Spectra纤维的气态等离子体表面处理

一、研究背景 Spectra 900和Spectra 1000是由Allicd-Signal公司纤维部开发的两种高强纤维。它们是由高度取向的聚乙烯制成的,具有优越的性能:密度低,比模量和比强度高,化学稳定性好,吸湿性低。其低密度和极佳的化学稳定性是其烃链所固有的,然而,这种化学稳定性削弱了它与大多数基体树脂的界面结合能力,致使复合材料的剪切性能差,从而妨碍了Spectra纤维在负载和结构元件上的应用。表1列出了Spectra纤维、芳酰胺纤维、     

超高分子量聚乙烯纤维/有机玻璃复合材料力学及摩擦磨损性能研究

用真空浸渍法制备出了超高分子量聚乙烯纤维／有机玻璃(即UHMWPE／PMMA)复合材料，并研究了其力学性能和摩擦磨损性能。实验证明，UHMWPE／PMMA复合材料具有优良的力学性能和摩擦磨损性能。纤维表面处理可以改善复合材料的力学性能。三维编织纤维增强的复合材料的磨损量远小于长纤维增强的复合材料的，但其摩擦系数没有显著变化。     

新型纤维增强材料

在许多复合材料中,虽然矿物质、导体碎片、粒子和微球已成为重要的组成部分,但纤维增强材料在体积、性能和设计的多功能性等方面仍占优势。玻璃纤维、碳纤维/石墨纤维、陶瓷纤维、芳酰胺纤维以及其它多种有机纤维可以满足复合材料所需要的各种性能要求。以下就这几类纤维的性能、应用及现行价格作一简单介绍~(〔1〕)。一、无机纤维1.玻璃纤维(以下简称玻纤)~(〔1〕)玻璃纤维是应用最广泛的增强材料,它占了塑料增强材料市场的90%。由于其质     

UHMWPE纤维纬编针织复合材料的制备工艺研究

以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为原料,实现其在电脑横机上的编织,将6层纬平针织物、6层罗纹织物以及6层畦编织物分别通过真空辅助树脂传递模塑成型技术(VARTM)复合成复合材料板。VARTM工艺的最大优点是模具简单、成本低、模具抽真空形成负压使纤维与树脂分布更均匀。综合考虑UHMWPE纤维特点及VARTM工艺的工艺条件,实验用树脂为粘度低、浸润性好的环氧树脂;为使制备的复合材料均衡对称,采用(0°,90°)3s铺层方式;成功制备出了比较理想的纬平针、罗纹和畦编UHMWPE纤维纬编针织增强复合材料,为后续UHMWPE纤维纬编针织复合材料力学性能的研究及其拓展领域的应用奠定了一定的理论和实验基础。     

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。     

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.     

高性能纤维增强树脂基复合材料的研究进展

高性能纤维增强树脂基复合材料在航空、航天等领域应用广泛,本文论述了高性能纤维如碳纤维(CF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、芳纶纤维、PBO纤维的表面改性方法、改性效果的表征手段及改性纤维增强树脂基复合材料的研究进展和方向。     

UHMWPE纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究

用层内及层间混杂方式制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维/碳纤维混杂复合材料,对复合材料的力学性能、动态力学性能(DMA)及微观形貌(SEM)进行了分析比较.结果表明,层内混杂复合材料的综合性能好于层间混杂复合材料,层内混杂复合材料的冲击强度在UHMWPE纤维相对于碳纤维质量分数为43%时有最大值423.3kJ/m2,层内混杂复合材料的贮能模量(E')、损耗因子(tanδ)和损耗模量(E')明显地向高温方向移动,混杂复合材料的玻璃化温度(Tg)及模量分别比UHMWPE复合材料提高了2倍和3倍.