溶液浸漬法制備超高分子量聚乙烯纖維增強復(fù)合帶.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，人們對通信網(wǎng)絡(luò)和信息傳輸?shù)囊蕾囆匀找嬖黾?，采用受力結(jié)構(gòu)件對光纜進行保護，以保證通信網(wǎng)絡(luò)的長期暢通及可靠性是非常必要的。業(yè)界為此做了很多努力，包括發(fā)明了高強度纖維增強復(fù)合加強芯保護光纜。
　　 本論文選用具有高強高模輕質(zhì)特性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維作為增強纖維材料，并采用聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)為樹脂基體，溶解在十氫萘中制成浸漬溶液，利用自制復(fù)合帶成型機對UHMWPE纖維進行加工，

2、采用常壓溶液浸漬和高壓溶液浸漬加工工藝分別制成UHMWPE纖維增強復(fù)合材料。采用差示掃描量熱法(DSC)、廣角X-射線衍射法(WAXD)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了復(fù)合帶的熱性能、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)；利用強力儀和動態(tài)力學(xué)熱分析儀分析了復(fù)合帶的力學(xué)性能，研究并確定最佳工藝條件。
　　 由于高溫十氫萘對UHMWPE纖維表面的溶解刻蝕作用，隨著十氫萘溶液溫度的提高，纖維表面開始出現(xiàn)溝槽，界面模糊，粗糙程度變大。隨熱處理溫度的升高，

3、經(jīng)十氫萘溶液處理過的UHMWPE纖維的熔點和結(jié)晶度先上升后下降；常壓PP基復(fù)合帶中UHMWPE纖維的熔點和結(jié)晶度隨之先上升后下降，PP基體的熔點和結(jié)晶度隨之降低；高壓HDPE基復(fù)合帶的熔點和結(jié)晶度也隨之逐漸降低。經(jīng)十氫萘溶液處理的UHMWPE纖維和復(fù)合帶中纖維及基體的內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，但是晶粒尺寸在逐漸減小。
　　 運用Weibull統(tǒng)計方法研究不同工藝條件下制備的復(fù)合帶的統(tǒng)計應(yīng)力和形狀參數(shù)，用以表征復(fù)合帶的斷裂強度及其

4、分散性，可由此得到最佳制備工藝條件。經(jīng)純十氫萘處理的UHMWPE纖維的統(tǒng)計應(yīng)力和分布隨處理溫度的升高而減小，隨卷繞速度的加快而增大。綜合考慮復(fù)合帶的統(tǒng)計應(yīng)力和形狀參數(shù)確定：常壓溶液浸漬法制備PP基復(fù)合帶時，PP/十氫萘溶液濃度為20％、熱處理溫度為125℃和卷繞速度為8mm/s下制備的復(fù)合帶綜合性能最佳；常壓溶液浸漬法制備HDPE基復(fù)合帶時，HDPE/十氫萘溶液濃度為5%、熱處理溫度為125℃和卷繞速度為8mm/s下制備的復(fù)合帶綜合性能

5、最佳；而高壓溶液浸漬法制備HDPE基復(fù)合帶時，HDPE/十氫萘溶液濃度為8%、真空罐壓力為50kPa、熱處理溫度為125℃和卷繞速度為400mm/s下制備的復(fù)合帶綜合性能最佳。
　　 在制備復(fù)合帶的過程中，樹脂基體將纖維束粘合在一起，避免了UHMWPE纖維束受拉伸時因單絲張力不勻而導(dǎo)致纖維強度的下降，使復(fù)合帶的實際強度高于其理論強度。隨著外加載荷水平的提高，復(fù)合帶相應(yīng)的蠕變量均隨之增大，但總體伸長率保持在較低的水平，而且高壓HD