电晕处理对超高分子量聚乙烯纤维表面性能的影响

对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维表面进行了电晕处理,用XPS,FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化,通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了UHMWPE纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能,结果表明：经电晕处理后,UHMWPE纤维表面含氧量增多,含氧基团数量与种类增加,表面浸润性得到改善,纤维与基体的界面粘结强度（Ts）提高幅度可达535％,短梁剪切强度TNOL提高了40％以上．     

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。     

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。     

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的性能研究

采用一种结构与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维相似、且对纤维表面具有良好浸润性的碳氢树脂(PCH)作基体,通过层压成型方法制得UHMWPE/PCH复合材料.研究了复合材料的力学性能、介电性能、吸湿性能及界面黏结性能.结果表明,UHMWPE/PCH复合材料介电性能优异、力学性能好、耐湿热性能较佳、界面黏结性能好,可用作高性能透微波复合材料.     

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...     

碳纤维-超高分子量聚乙烯纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击性能与失效机制

碳纤维/环氧树脂基复合材料层合板在航天、汽车等领域应用广泛,使用中难免遇到低速冲击事件(生产使用过程中工具坠落等)产生安全隐患,分层破坏是其受到低速冲击后的主要损伤形式,会严重影响复合材料层合板的强度和使用寿命。为提高其抗冲击性能,通过短纤维增韧的方式探究超高分子量聚乙烯短纤维的铺层数量和铺层位置对复合材料层合板低速冲击性能的影响。研究结果表明：添加6层短纤维的复合材料层合板最大载荷由3.19 kN增加到4.86 kN,吸收能量由18.27 J增加到28.89 J,分别提高了52.3%和58.12%。冲击后剩余强度明显提高,两层短纤维铺层增韧方式的复合材料层合板冲击后剩余强度最大,为164.73 MPa,相比原样提高95%。超高分子量聚乙烯短纤维加入后复合材料层合板的冲击损伤阻抗提高,冲击后的凹痕深度下降,并且抗分层能力提升。其增韧机制是断裂面表面能增加,冲击使部分纤维被拔出,出现纤维桥联现象,拔出的纤维会降低分层前沿的应力集中,增大分层扩展的阻力,使分层破坏在扩展过程中需要消耗更多的能量,有效阻碍了裂纹的传播。     

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.     

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。      

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。     

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。      

Failure analysis on retrieved ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) acetabular cups

Retrievals obtained after revision surgery, provide valuable information on the rate of wear and the causes of wear that take place in vivo. The aim of this study was to perform a root cause failure analysis to determine the principle reason for mechanical failure on failed acetabular cups, retrieved during revision surgery, by making use of sound engineering failure analysis techniques. The bearing couples varied between steel on UHMWPE and ceramic on UHMWPE. The information gained during this analysis brought to the four that the principle mode of mechanical failure for acetabular cups is overheating of the UHMWPE. The resulting overheating is mainly due to a lack of good and/or sufficient lubrication.     

Improving the ballistic performance of ultra high molecular weight polyethylene fiber reinforced composites using conch particles

A new method was proposed to improve ballistic impact performance of unidirectional ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fiber plate (UD plate) by adding shell particles in matrix. The complex micro-laminate structure of these bio-composite materials was studied. It was revealed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) spectra that modified shell particles were uniformly dispersed in the matrix. The results of ballistic tests and temperature adaptation tests demonstrated that the bulletproof property of the modified UD plate was improved by 20%.     

Sintering of ultra high molecular weight polyethylene

Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is a high performance polymer having low coefficient of friction, good abrasion resistance, good chemical resistance etc. It is used in shipbuilding, textile industries and also in biomedical applications. UHMWPE is processed by powder processing technique because of its high melt viscosity at the processing temperature. Powder processing technique involves compaction of polymeric powder under pressure and sintering of the preforms at temperature above its melting point. In this study, we report our results on compaction and sintering behaviour of two grades of UHMWPE with reference to the powder morphology, sintering temperatures and strength development.     

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%。     

Enhanced wear performance of ultra high molecular weight polyethylene crosslinked by organosilane

Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) crosslinked by organosilane was thermal compression molded. The organosilane used was the tri-ethyloxyl vinyl silane. Its gelation, melting behavior, crystallinity, mechanical and wear-resisting properties were systematically investigated. The results showed that the gel ratio of UHMWPE increases with the incorporation of organosilane. At a low content of organosilane, the melting point and crystallinity of the crosslinked UHMWPE increase, and hence the mechanical and wear-resisting properties are improved. However, at a high content of organosilane, these performances of the crosslinked UHMWPE become worse. At 0.4 phr silane, the wear resistance of crosslinked UHMWPE reaches its optimum value.     

超高分子量聚乙烯纤维/环氧复合材料的吸湿行为及吸湿应力分析

为了揭示超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强环氧树脂基复合材料的吸湿机制,利用ABAQUS有限元软件,建立二维模型,对此类复合材料的吸湿行为及吸湿应力进行研究。模拟计算了两种不同纤维分布模型内部的水分浓度场分布; 根据获得的水分浓度场,对两种模型随温度及时间变化的吸湿应力场进行了分析。结果表明: 水分在两种模型中的扩散都符合Fick扩散定律,纤维按正六边形分布模型比纤维随机分布模型更早达到吸湿平衡,但后者更符合实际情况,也与实验结果比较吻合; 长时间的吸湿会导致材料内部吸湿应力达到很高的水平(>60 MPa),温度越高,越早达到吸湿平衡,应力越大,最大的吸湿应力出现在纤维聚集最密集的基体区域,纤维随机分布模型的吸湿应力水平高于纤维按正六边形分布模型。     

超高分子量聚乙烯纤维表面紫外接枝聚合改性研究

以二苯甲酮(BP)为引发剂,采用新型二步紫外接枝法在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面接枝了丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)等活性单体,利用全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、电子显微镜(SEM)分析证明了接枝层的存在,此外还通过紫外吸收光谱(UV)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、热裂解色谱质谱分析(Py-GCMS)对反应机理进行了分析.探索了接枝条件对接枝率的影响,接枝改性后的超高分子量聚乙烯纤维的粘结性能和亲水性能大大提升,其中界面剪切强度提升160.9％,水接触角从112.0°下降为67.88°.