超高分子量聚乙烯纖維增強環(huán)氧樹脂基復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，對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維進行表面改性，考察不同改性工藝對纖維表面形貌、表面化學組成、表面濕潤性、熱性能及結晶性能的影響；綜合液相氧化改性和溶液結晶，制備“類竹節(jié)”狀UHMWPE纖維復合增強體并將原始 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“類竹節(jié)”狀UHMWPE纖維增強體分別添加到環(huán)氧樹脂基體中制備 UHMWPE纖維/環(huán)氧樹脂復合材料，研究 UH

2、MWPE纖維的種類、含量以及長度對復合材料力學性能的影響。
　　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原始纖維進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；纖維表面產生了兩種含氧極性基團：-OH、-C=O；纖維與乙二醇和水的接觸角都相應減?。焕w維的熔融溫度略有提升，纖維的結晶度有所提高。
　?。?） UHMWPE纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及性能表征
　　本文首創(chuàng)了“環(huán)氧樹脂無溶劑成型”工藝技術，該成型方法不需要使用任何有機溶劑，具備無毒性、簡易、快速且易清潔的優(yōu)點。采用該成型方法制備得到

4、了 UHMWPE短纖在樹脂基體中均勻分布的復合材料。根據(jù)實驗結果得出，力學性能中層間剪切強度得到的改善最為明顯；增強體中“類竹節(jié)”狀 UHMWPE纖維增強效果最佳。
　　（3） UHMWPE纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的增強機理
　　通過建立力學模型，經理論計算，研究平直 UHMWPE纖維和“類竹節(jié)”狀UHMWPE纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的破壞過程和破壞機制，比較兩種形狀UHMWPE纖維增強體在對復合材料性能貢獻方面的差別，從而考察