等離子接枝對超高分子量聚乙烯纖維表面性能的影響.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維化學(xué)上不活潑，表面能低，表面缺乏極性基團(tuán)，且超高模量聚乙烯纖維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學(xué)強(qiáng)度,另一方面也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。因此需對超高模量聚乙烯纖維改性。 目前研究較多的采用等離子表面處理超高分子量聚乙烯纖維，采用空氣等氣體電離后產(chǎn)生的高能離子轟擊纖維表面，使纖維表面產(chǎn)

2、生過氧基團(tuán)等一系列活潑基團(tuán)，這些基團(tuán)容易活化，使纖維與樹脂間產(chǎn)生化學(xué)鍵接。從而增加粘接強(qiáng)度。 但等離子處理過程中，由于僅僅在纖維表面產(chǎn)生活性基團(tuán)，活性基團(tuán)數(shù)量較少。且活性基團(tuán)在空氣中容易衰退，因此難以得到廣泛的應(yīng)用。 采用表面接枝的方法，可以按照人為設(shè)計(jì)，在纖維的表面生成接枝共聚物層，這些接枝共聚物可以按照設(shè)計(jì)包含特定的官能團(tuán)，但由于超高分子量聚乙烯的化學(xué)惰性，通過在液態(tài)溶液接枝聚合的方法中難以在表面引發(fā)接枝。

3、本文主要采用等離子接枝聚合表面處理和等離子引發(fā)紫外光接枝聚合表面處理的方法在超高分子量聚乙烯纖維表面分別接枝苯乙烯和甲基丙烯酸。超高模量聚乙烯纖維經(jīng)上述兩種方法改性后浸潤性能和粘接強(qiáng)度都得到的提高。經(jīng)過普通等離子處理的纖維與乙二醇之間的接觸角為75.3o，與環(huán)氧樹脂間粘接強(qiáng)度為1.69Mpa。而采用等離子接枝聚合苯乙烯表面處理改性的高分子量聚乙烯纖維的接觸角可以降低至24.60o，接枝甲級丙烯酸后單絲粘接強(qiáng)度可以達(dá)到2.14Mpa。等離

4、子引發(fā)紫外光接枝苯乙烯聚合表面處理高分子量聚乙烯纖維的接觸角可以降低至37.40o，接枝甲級丙烯酸單絲粘接強(qiáng)度可以達(dá)到2.26Mpa。 采用經(jīng)過改性處理后的纖維所制備的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的拉伸性能和層間剪切性能也得到大幅度的提升。等離子接枝聚合表面處理后復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度比等離子處理提高了37.5％,層間剪切強(qiáng)度提高了30.1％。等離子引發(fā)紫外光接枝聚合表面處理后復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度比等離子處理提高了82％,層間剪切強(qiáng)度提高了92.