【摘 要】
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UHMWPE纤维是20世纪90年代初继碳纤维、Kevlar纤维之后的出现的第三代高强高模纤维。目前对于UHMWPE纤维针织增强体的复合材料研究还比较少,UHMWPE纤维针机织混搭增强体的研究更是处于空白阶段。本课题旨在通过不同的化学改性方法对UHMPWE纤维进行处理,剖析不同处理方法对纤维的影响,从中择选出更为合适的化学改性方法——铬酸改性;再通过单因素分析法和正交试验法分析得出铬酸处理UHMWP
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UHMWPE纤维是20世纪90年代初继碳纤维、Kevlar纤维之后的出现的第三代高强高模纤维。目前对于UHMWPE纤维针织增强体的复合材料研究还比较少,UHMWPE纤维针机织混搭增强体的研究更是处于空白阶段。本课题旨在通过不同的化学改性方法对UHMPWE纤维进行处理,剖析不同处理方法对纤维的影响,从中择选出更为合适的化学改性方法——铬酸改性;再通过单因素分析法和正交试验法分析得出铬酸处理UHMWPE纤维的最优改性方案;同时对各增强体进行剖析,得出在不同应用领域中各种增强体的优劣态势;对复合工艺等进行探讨并对复合材料进行相应的基本力学性能测试与分析。1)本课题选取四种有代表性的化学改性组合液对UHMWPE纤维处理,就对纤维表面刻蚀而言,高锰酸钾硫酸组合的作用效果最为明显,铬酸硫酸的其次,双氧水硝酸改性最不明显;就含氧基团的引进这个角度来讲,高锰酸钾硫酸处理和铬酸改性纤维后引入的明显多于其他两种处理方法;只有高锰酸钾硫酸组合改性影响了纤维的主体强度,高锰酸钾硫酸组合液和铬酸硫酸组合改性后纤维与树脂的粘接性有明显的效果。改性后UHMWPE纤维的浸润性与其强力呈一定的负相关性,因而综合考虑,铬酸改性UHMWPE纤维表面更值得推广。2)通过单因素和正交试验分析法得出铬酸改性UHMWPE纤维最优工艺为:处理液质量比K2Cr2O7:H2O:H2SO4为7:12:82;处理温度为63℃;处理时间为10min;经改性后的UHMWPE纤维与树脂之间的粘接性能提高了60%,改性后纤维表面粗糙度和比表面积增大、出现了新的含氧官能团,提高了UHMWPE纤维的剪切性能。3)设计了有代表性的六种增强体,确定了合适的弯纱深度并进行试织。编织满针罗纹组织的弯纱深度需比其他组织结构更大一些;测试分析了织物的基本参数,完全可以满足复合材料增强体的需求;总结了编织时出现的问题,并针对问题提出相应的解决办法。4)以UHMWPE纤维各类针织物为增强体,E-51环氧树脂为基体,制备UHMWPE纤维针织增强体复合材料。通过多次试验,确定了合适的基体混合工艺（树脂与固化剂配比10:3,加热时间20min,加热温度50℃）,热压工艺和复合成型工艺。并对制备好的UHMWPE纤维针织增强体复合材料进行拉伸、弯曲、压缩和层间剪切等性能测试分析,为高性能纤维针织增强体复合材料在以后的研究与应用中提供一定的理论基础和依据。图48幅,表22个,参考文献107篇
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