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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有高强、高模、质轻柔软、优异的耐磨、耐化学和抗冲击等许多优异的性能,被广泛地应用于纤维增强复合材料领域。但UHMWPE纤维分子中不含有极性基团,表面光滑,与树脂基体间的表面粘结性能较差;另外UHMWPE纤维耐热性能和抗蠕变性能均较差,大大限制了纤维在复合材料领域中的应用,因此对UHMWPE纤维进行表面改性具有极为重要的意义。对UHMWPE纤维进行改性的方法很多,但均存在一些不足。本论文欲寻找一种较为简便且易于工业化的改性方法,在基本保持UHMWPE纤维优异力学性能的基础上,同时改善纤维的表面粘结性能、耐热性能和抗蠕变性能。本论文选用几种碳纳米管作为改性剂,采用与UHMWPE共混纺丝改性方法,以及将碳纳米管分散在萃取剂中对UHMWPE冻胶纤维进行萃取的改性方法,分别制得了碳纳米管改性UHMWPE纤维。用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外仪(FTIR)研究了改性前后纤维的表面形态结构和表面化学结构;用万能材料试验机测试了纤维的力学性能;用差式扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TG)分析了改性前后纤维的热性能和耐热性能;用广角X射线衍射法(WAXD和2D-WAXD)分析了改性前后纤维的结晶及取向变化情况;用接触角测试和纤维与环氧树脂间的界面剪切强度(IFSS)研究了纤维的粘结性能。论文首先选用MWNTs和酸化处理的MWNTs对UHMWPE纤维进行纺丝和萃取改性处理,研究了改性前后纤维的结构性能变化。结果发现:萃取改性后单分散的碳管可以扩散进入纤维表层,MWNTs-COOH与UHMWPE共混纺丝后在冻胶纤维内分布比较均匀,对纤维进行萃取改性后有较多碳管吸附于纤维表层;MWNTs纺丝改性UHMWPE纤维的拉伸性能较差,而萃取改性纤维的拉伸性能及制得纤维的力学性能与未改性纤维基本一致;MWNTs-COOH纺丝改性及萃取改性制得UHMWPE纤维的力学性能均较未改性纤维略有提高;改性后纤维的熔点、结晶度均较未改性纤维有所提高,晶粒尺寸则有所减小;改性纤维的耐热性能有较大提高,MWNTs-COOH萃取改性纤维失重5%的温度比未改性纤维提高了 21℃,纤维的抗蠕变性能也得到改善;改性后纤维表面粘结性能有所增加,萃取改性对纤维的表面粘结性能贡献更大,与环氧树脂间的IFSS较未改性纤维提高了 33.9%。然后用硅烷偶联剂KH550对MWNTs进行官能化处理制得MWNTs-KH550,用其分别对UHMWPE纤维进行纺丝改性和萃取改性制得改性纤维,研究了改性前后纤维的结构性能变化。结果发现:改性后纤维的力学性能有进一步的提高,尤其是萃取改性后纤维的模量得到了较大的提高;MWNTs-KH550改性后纤维的熔点及DSC结晶度均有所提高,纺丝改性和萃取改性纤维失重5%的温度分别提高了 19℃和20℃,改性后纤维的抗蠕变性能也得到一定程度的改善;Raman分析可知,经过KH550处理的MWNTs在改性纤维中的取向因子较未处理的MWNTs要大;改性后纤维的结晶度有所提高,而晶粒尺寸则有所减小;纤维结晶度及晶区取向因子均随拉伸倍数的增加而增加,且拉伸初期增加较快,拉伸后期增大趋势开始变缓;MWNTs-KH550改性后纤维的表面浸润性能增加,与环氧树脂间的IFSS增加了 41.1%,其改性效果优于MWNTs-COOH。