超聲下液態(tài)氧化法對超高分子量聚乙烯纖維的表面改性研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯纖維是繼碳纖維、芳綸纖維之后出現(xiàn)的第三代高性能纖維，是具有高度取向伸直鏈結(jié)構(gòu)的纖維。由于其密度小，高強(qiáng)高模、良好的耐腐蝕性和耐沖擊性等性能，使其在國防、建筑、醫(yī)療、航空航海等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 然而，實(shí)際上，超高分子量聚乙烯纖維及其復(fù)合材料并沒有得到很好的應(yīng)用。這是由于纖維在化學(xué)上不活潑，表面能低，表面缺乏極性基團(tuán)，且是高度對稱的亞甲基結(jié)構(gòu)，使得纖維具有很高的結(jié)晶度和取向度。這一方面保證其具有較高的力

2、學(xué)強(qiáng)度，另一方面卻使得纖維表面的化學(xué)惰性特別突出，集中表現(xiàn)在與樹脂基體制成復(fù)合材料后，界面結(jié)合力很低。因此，這一問題亟待解決。
　　 本文采用在超聲下，利用鉻酸溶液對纖維進(jìn)行表面改性。實(shí)驗(yàn)中通過正交實(shí)驗(yàn)及單因素獨(dú)立分析，探討了各工藝參數(shù)對處理纖維效果的影響，得到如下結(jié)論：溫度是影響處理纖維的最主要因素，其次是時(shí)間，溶液配制和超聲頻率的影響相對較小。當(dāng)溫度低于60℃時(shí)，對纖維表面僅進(jìn)行了刻蝕，高于60℃時(shí)，在纖維表面產(chǎn)生了極性基團(tuán)

3、，且都提高了纖維的粘結(jié)性。處理時(shí)間并不是越大越好，隨著時(shí)間的延長，纖維粘結(jié)強(qiáng)度提高幅度逐漸變小，趨向于一定值。
　　 為了檢驗(yàn)處理纖維的效果，利用掃描電鏡、紅外光譜、熱行為分析和接觸角分析，并通過纖維處理前后，纖維與環(huán)氧樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度的變化以及LDPE/UHMWPE復(fù)合材料單向板縱向、橫向、45°偏軸方向拉伸強(qiáng)度的變化，確定出最佳處理纖維的工藝參數(shù)是：溶液配制為K2CrO7:H2SO4:H2O=1:25:2、時(shí)間為5min、溫度