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)纖維化學上不活潑，表面能低，表面缺乏極性基團，且超高模量聚乙烯纖維是高度對稱的亞甲基結構,使得纖維具有很高的結晶度和取向度。這一方面保證其具有較高的力學強度,另一方面也使得纖維表面的化學惰性特別突出,集中表現(xiàn)在與樹脂基體制成復合材料后,界面結合力很低。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生的高能離子轟擊纖維表面，使纖維表面產

2、生過氧基團等一系列活潑基團，這些基團容易活化，使纖維與樹脂間產生化學鍵接。從而增加粘接強度。 但等離子處理過程中，由于僅僅在纖維表面產生活性基團，活性基團數量較少。且活性基團在空氣中容易衰退，因此難以得到廣泛的應用。 采用表面接枝的方法，可以按照人為設計，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計包含特定的官能團，但由于超高分子量聚乙烯的化學惰性，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上述兩種方法改性后浸潤性能和粘接強度都得到的提高。經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度可以達到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度可以達到2.26Mpa。 采用經過改性處理后的纖維所制備的環(huán)氧樹脂基復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合材料的拉伸強度比等離子處理提高了37.5％,層間剪切強度提高了30.1％。等離子引發(fā)紫外光接枝聚合表面處理后復合材料拉伸強度比等離子處理提高了82％,層間剪切強度提高了92.