超高分子量聚乙烯纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料制備及其性能研究.pdf

1、本文采用液相氧化改性技術(shù)，對(duì)超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維進(jìn)行表面改性，考察不同改性工藝對(duì)纖維表面形貌、表面化學(xué)組成、表面濕潤(rùn)性、熱性能及結(jié)晶性能的影響；綜合液相氧化改性和溶液結(jié)晶，制備“類(lèi)竹節(jié)”狀UHMWPE纖維復(fù)合增強(qiáng)體并將原始 UHMWPE纖維、重鉻酸鉀溶液處理的UHMWPE纖維、高錳酸鉀溶液處理的UHMWPE纖維及“類(lèi)竹節(jié)”狀UHMWPE纖維增強(qiáng)體分別添加到環(huán)氧樹(shù)脂基體中制備 UHMWPE纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，研究 UH

2、MWPE纖維的種類(lèi)、含量以及長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
　　本論文工作如下：
　?。?） UHMWPE纖維液相氧化改性
　　使用重鉻酸鉀溶液和高錳酸鉀溶液對(duì)原始纖維進(jìn)行液相表面改性處理。重鉻酸鉀溶液改性的工藝條件是：重鉻酸鉀、水及濃硫酸按照質(zhì)量比為7:12:150配制重鉻酸鉀溶液，將纖維放入35℃的重鉻酸鉀溶液中氧化5分鐘。高錳酸鉀溶液改性的工藝條件是：高錳酸鉀、濃硝酸按照質(zhì)量比為1:30配制重鉻酸鉀溶液，將纖維放

3、入25℃的高錳酸鉀溶液中氧化1分鐘。液相表面改性處理后纖維表面溝壑明顯，表面粗糙程度增加；纖維表面產(chǎn)生了兩種含氧極性基團(tuán)：-OH、-C=O；纖維與乙二醇和水的接觸角都相應(yīng)減??；纖維的熔融溫度略有提升，纖維的結(jié)晶度有所提高。
　?。?） UHMWPE纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及性能表征
　　本文首創(chuàng)了“環(huán)氧樹(shù)脂無(wú)溶劑成型”工藝技術(shù)，該成型方法不需要使用任何有機(jī)溶劑，具備無(wú)毒性、簡(jiǎn)易、快速且易清潔的優(yōu)點(diǎn)。采用該成型方法制備得到

4、了 UHMWPE短纖在樹(shù)脂基體中均勻分布的復(fù)合材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，力學(xué)性能中層間剪切強(qiáng)度得到的改善最為明顯；增強(qiáng)體中“類(lèi)竹節(jié)”狀 UHMWPE纖維增強(qiáng)效果最佳。
　?。?） UHMWPE纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理
　　通過(guò)建立力學(xué)模型，經(jīng)理論計(jì)算，研究平直 UHMWPE纖維和“類(lèi)竹節(jié)”狀UHMWPE纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的破壞過(guò)程和破壞機(jī)制，比較兩種形狀UHMWPE纖維增強(qiáng)體在對(duì)復(fù)合材料性能貢獻(xiàn)方面的差別，從而考察