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超高分子量聚乙烯纤维(英文全称:Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber,简称UHMWPE纤维)是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的新一代具有超高强度、超高模量的高性能化学纤维。由于其具有高强度、高模量、低密度、耐低温、耐磨损、耐腐蚀、冲击能量吸收高等一系列优异的性能特性,使得UHMWPE纤维及其制品在国防工业和防护装备等领域大放异彩。UHMWPE纤维是目前我国国内唯一真正可以和其他国家形成竞争的高性能化学纤维,但是还存在着许许多多的问题。为了对企业今后的大规模稳定生产和功能化精细分类提供借鉴和参考,本课题选取防弹用、抗切割用等不同用途、不同牌号的UHMWPE纤维作为研究对象,从其外观形态和分子结构入手,对UHMWPE纤维进行测试及表征,研究其结构及性能(特别是特殊环境中的性能)特点。课题主要的研究内容包括:(1)利用Quanta 450场发射扫描电子显微镜、Frontier Spotlight 400 FT-IR型傅里叶变换中红外/近红外双波段图像分析仪、RAPID II X射线衍射仪等先进测试仪器研究UHMWPE纤维的形态及结构特征。研究得出国内外不同样品的形态及结构特征差异不大,较为相似;(2)利用Instron 5565型万能强力拉伸仪研究UHMWPE纤维一次拉伸力学性能,同时自主设计研究UHMWPE纤维沿着纤维横截面抗切割性能的方法,基本上实现对UHMWPE纤维抗切割性能的表征。研究得出国产样品TM-35的抗切割断裂强度和抗切割初始模量比较突出,可作为首选的防切割材料;国产样品TM-30的抗切割断裂强度和抗切割初始模量最低,不能单独作防刺、防割材料;国产样品TM-32可以用于不同级别的防切割要求的产品;(3)利用STA 449 F3 Jupiter®同步热分析仪和DMA 242C动态热机械分析仪研究UHMWPE纤维的热学性能。研究得出熔融起始温度的高低与纤维样品结晶度的高低有一定关联。国产UHMWPE纤维TM-35耐热性更加稳定。建议UHMWPE纤维及其制品的安全使用温度不要超过70℃。除样品TM-30外,其余样品的低温韧性较好。