超高分子量聚乙烯纖維表面改性及其橡膠基復(fù)合材料性能研究.pdf

1、本文采用液相氧化工藝對(duì)超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維進(jìn)行表面處理，選用溶液晶體生長(zhǎng)工藝制備一種新型類(lèi)竹節(jié)狀UHMWPE纖維復(fù)合增強(qiáng)體。將原始纖維、表面改性纖維及類(lèi)竹節(jié)狀UHMWPE纖維分別添加到天然橡膠中制備短切UHMWPE纖維/橡膠復(fù)合材料并考察材料性能。
　　本論文所做工作如下：
　　（1）UHMWPE纖維表面氧化改性。選用鉻酸溶液、高錳酸鉀溶液分別對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行表面改性處理，考察氧化劑種類(lèi)、工藝參數(shù)對(duì)纖維

2、表面化學(xué)、表面結(jié)構(gòu)及性能的影響。使用紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）表征纖維表面含氧官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量，使用掃描電鏡（SEM）和萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)（MTS）表征纖維表面形貌和力學(xué)強(qiáng)度，使用接觸角測(cè)量?jī)x表征纖維表面的潤(rùn)濕性。結(jié)果表明：（a）鉻酸氧化改性最佳工藝條件為：將重鉻酸鉀、水及濃硫酸按照質(zhì)量比為7：12：150配置溶液，35℃下氧化5min；（b）高錳酸鉀氧化改性最佳工藝條件為：將高錳酸鉀、濃硝酸按照質(zhì)量比為1：30配置

3、溶液，室溫下氧化1min；（c）與高錳酸鉀氧化改性工藝相比，鉻酸氧化改性工藝的改性效果更好，對(duì)纖維自身的力學(xué)損耗更小。
　?。?）類(lèi)竹節(jié)狀 UHMWPE纖維復(fù)合增強(qiáng)體的制備。以對(duì)二甲苯為溶劑，利用聚合物間熔點(diǎn)的差異，采用溶液晶體生長(zhǎng)技術(shù)制備類(lèi)竹節(jié)狀UHMWPE纖維復(fù)合增強(qiáng)體。使用SEM觀察UHMWPE纖維復(fù)合增強(qiáng)體的表面形貌、分布、疏密程度、尺寸等，確定最佳溶液晶體生長(zhǎng)工藝條件。結(jié)果表明：鉻酸溶液（重鉻酸鉀、水及濃硫酸質(zhì)量比為7：

4、12：150）中35℃下氧化5min后的樣品在91℃下結(jié)晶20h效果最佳。
　?。?）復(fù)合材料的制備及性能研究。將原始纖維、液相氧化改性后的纖維及溶液晶體生長(zhǎng)后的纖維加入到天然橡膠基體中，研究表面改性方式、纖維含量對(duì)UHMWPE纖維/橡膠復(fù)合材料性能的影響。使用SEM、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀（DMA）、MTS分別表征復(fù)合材料界面和斷口形貌、纖維與橡膠基體的粘結(jié)強(qiáng)度、復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度。結(jié)果表明：當(dāng)纖維添加份數(shù)相同時(shí)，鉻酸溶液處理后