双等离子体改性超高分子量聚乙烯复合材料的弹道响应

为揭示双等离子体改性对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料冲击性能的影响,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)制成UHMWPE复合材料,借助原子力显微镜等手段对改性前后的纤维表面进行观测,探究复合材料在低速及高速冲击时的抗冲击性能以及防弹机制。低速冲击载荷作为响应值构筑响应曲面模型,高速摄影机捕捉子弹侵彻改性前后复合材料的过程,分析板材的吸能情况并对侵彻后的试样进行表面观测。结果表明:未改性板材通过各层振荡式波动以形成严重分层来耗散能量;改性后的材料能有效地包覆住子弹,背弹面表层纤维呈现原纤化,断口处出现树脂大量富集,阻抗作用增强,吸能值较未改性材料提高45.59%。

不同改性方法对超高分子量聚乙烯纤维蠕变行为的影响

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维因其优异的性能广泛应用于多个领域,但其在长时间负载下易蠕变的问题限制了其更广泛的应用。关于PE-UHMW纤维的研究多关注于纤维本身的蠕变性能优化,对蠕变过程和蠕变行为讨论较少。通过石墨烯共混改性和支化改性两种方法制备得到了不同性能的耐蠕变纤维样品,通过力学性能表征、40%断裂载荷下3 h的蠕变测试和差示扫描量热(DSC)测试,探讨了不同纤维的蠕变行为和对应的蠕变机理。实验对比了常规纤维、掺杂不同含量石墨烯的PE-UHMW纤维以及不同支化度的PE-UHMW纤维和商业耐蠕变纤维Dyneema DM20纤维,研究发现,共混改性和支化改性均能提高PE-UHMW纤维的耐蠕变性能,但表现出不同的蠕变行为和机理。石墨烯的添加能够有效降低PE-UHMW纤维的初始蠕变量,尤其是在石墨烯质量分数为8%时,纤维的蠕变变形减少了37.6%,当石墨烯质量分数大于8%后,初始蠕变量反而增加;支化改性对纤维蠕变性能的影响主要体现在恒定载荷下的抗形变能力。包含支链的纤维初始蠕变量要大于未改性纤维,但其在第二阶段的蠕变速率显著降低,显示出更好的耐蠕变性能。通过对蠕变曲线进行时间外推验证了改性纤维在长期载荷下的稳定性。石墨烯共混改性使纤维的DSC吸热峰值升高至146℃以上,支化改性纤维则展现3个独立吸热峰,表明支链引入新的微观结构。最后讨论分析了不同改性方法对PE-UHMW纤维蠕变行为的影响机制。

超高分子量聚乙烯纤维表面纳米ZnO可控生长及其界面性能研究

首先在超高分子量聚乙烯(PE⁃UHMW)纤维表面形成聚多巴胺涂层,再通过水热法在纤维表面原位生长ZnO纳米阵列。对聚乙烯亚胺(PEI)介导的合成体系ZnO长径比、改性前后PE⁃UHMW纤维的界面性能进行了研究,并揭示了其增强机理。结果表明,ZnO纳米阵列的生长并未对纤维的热稳定性及结晶度产生影响,对纤维的损伤较小;当PEI浓度为3 mmol时,ZnO长径比最高;改性后纤维界面黏结强力提升了63.6%,层间剪切强度提升了70.14%。

阻燃型超高分子量聚乙烯研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为一种重要的工程塑料,广泛应用于医疗器械、军工防护、电池、建筑工程、运动器材等多个领域。因其分子链只含有碳氢结构,导致阻燃性差,在一定程度上制约了其应用领域。文章首先简要介绍了UHMWPE的燃烧机理和阻燃策略。随后,综述了目前国内外研究制备阻燃型UHMWPE的现状。研究表明,共混法阻燃效果良好,无卤阻燃和绿色环保是当前和未来发展的主导方向。基于茂金属催化剂原位制备阻燃UHMWPE的方法潜力巨大,为UHMWPE这类难加工产品的改性提供了新策略。

氧等离子体改性超高分子量聚乙烯纤维复合材料层间损伤声发射特征分析

为研究氧等离子体改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/乙烯基酯复合材料层间断裂韧性的损伤模式对其界面性能的影响,首先对不同密度UHMWPE织物进行氧等离子体改性,使用真空辅助树脂灌注成型工艺制备UHMWPE/乙烯基酯复合材料,结合声发射(AE)检测技术对复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(G_(ⅠC))和Ⅱ型层间断裂韧性(G_(ⅡC))进行测试,并对其损伤动态演变过程进行表征和定位。结果表明:界面性能是复合材料层间断裂韧性的主导因素,在G_(ⅠC)和G_(ⅡC)测试过程中,通过在UHMWPE/乙烯基酯复合材料层间预裂纹处产生应力集中,损伤机制表现为张开型和滑移型;低经密UHMWPE织物结构松散,具有良好的改性均匀度,经氧等离子体改性后其制备的复合材料的G_(ⅠC)和G_(ⅡC)分别提高约36.8%~80%、75%~1120%,达到层间增韧效果,同时由于界面结合性能提高,不同损伤模式减少或消除;通过对声发射信号进行聚类分析可有效识别出复合材料基体开裂、纤维/基体脱黏和纤维断裂3种损伤模式及其特征频率范围。

亲水改性超高分子量聚乙烯纤维对超高性能混凝土流动性影响

文中通过^(60)Coγ射线预辐射对超高分子量聚乙烯纤维进行亲水改性,并将成品纤维短切为6、9、12 mm三种规格,系统性研究亲水改性纤维不同体积掺量、长度对超高性能混凝土(UHPC)流动度的影响。结果表明,纤维经辐照亲水改性后,在UHPC基体中的分散性明显增强,扩展度增大,分散性的改善也带来了更好的纤维增强效果。随着纤维掺量的增加,扩展度不断下降,掺量在1.5%时,UHPC和易性仍能保持施工要求。纤维越长,其结团现象越明显。

纳米SiO_2改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及其结构性能研究

采用萃取阶段加入纳米粒子的方式,制得纳米SiO2改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维.借助于扫描电镜、声速法、WAXD、DSC、TMA和强力测试等手段,研究了纳米SiO2对UHMWPE纤维结构和性能的影响.结果表明,纳米SiO2粒子在UHMWPE纤维中可达到均匀分散,分散尺寸约为50～100nm;改性后纤维取向度、结晶度基本不变,纤维横向晶粒尺寸大大降低,纤维力学强度稍有增加,力学模量大大增加(由1359.2cNdtex增加到1505.9cNdtex),同时,纤维热性能和热力学性能也得到大大改善.

纳米改性增强超高分子量聚乙烯复合材料研究进展

纳米材料具有极大的比表面积、宏观量子隧道效应、体积效应和尺寸效应;采用具有特殊性能的纳米材料填充改性聚合物是增强聚合物材料性能的最有效方法之一。通过单相或多相纳米材料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),可使复合材料的性能得到不同程度的改善和提高。综述了纳米材料改性增强UHMWPE复合材料的摩擦学性能、力学性能、电学性能、生物相容性、热学性能等;展望了纳米填充UHMWPE复合材料的发展方向和应用前景;提出采用微量的高性能纳米材料改性聚合物以大幅度提高复合材料的性能是未来研究的重要方向。

超高分子量聚乙烯纤维的表面改性

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是一种新型高性能纤维,但是由于纤维高取向度、表面惰性,造成纤维与树脂之间的界面粘结强度低,限制了纤维的应用。因此,必须对纤维表面进行改性。本文详细介绍了超高分子量聚乙烯纤维表面改性常用的几种方法。有化学试剂处理、等离子体处理、电晕放电处理、辐射引发表面接枝处理、化学交联处理等。由于方法单独使用均存在不足之处,所以最好是几种方法联合使用,各取所长,取利避害,以提高纤维及其复合产物的综合性能。

填料对超高分子量聚乙烯工程材料的改性研究

选用二硫化钼 ( Mo S2 )、聚四氟乙烯 ( PTFE)、石墨、玻璃纤维、碳纤维等填料填充超高分子量聚乙烯( UHMW- PE) ,研究了这些填料对 UHMW- PE摩擦磨损、表面硬度和冲击强度等性能的影响。结果表明 :填料使UHMW- PE性能发生显著改变 ,其中碳纤维克服了 U HMW- PE表面硬度低、抗磨粒磨损能力差等缺点 ,是最为理想的填料。对填料在 UHMW- PE中的作用机理进行了分析和讨论 ,为 U HMW-

超高分子量聚乙烯加工改性研究进展

综述了近几年超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)加工改性的研究进展,从流动改性、加工工艺和机械模具改进等方面详细论述了改善PE-UHMW加工性能、实现PE-UHMW顺利加工的方法,并对未来PE-UHMW的加工改性研究方向进行了展望。

超高分子量聚乙烯基本性能及改性与应用研究

本文介绍了超高分子量聚乙烯材料的基本性能及其在各方面的应用情况。

超高分子量聚乙烯阻燃抗静电改性

针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)阻燃、抗静电性能差，不能满足某些场合应用需求的现状，利用微胶囊化红磷和炭黑作为改性剂，对UHMWPE进行改性，其氧指数达到24.2％～29.5％，表面电阻率降到1×109Ω以下,实现了阻燃、抗静电的目的，并且基本保持了UHMWPE原有的优异耐冲击与耐磨性能，提高了它的热变形温度与弯曲强度，从而拓宽了UHMWPE的应用范围。

超高分子量聚乙烯的改性

概述了近年来超高分子量聚乙烯(UHMWPE)改性技术所取得的进展,并简单地介绍了改性的原理和应用。

超高分子量聚乙烯复合阻燃改性及挤出工艺研究

利用专用单螺杆挤出机进行了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的阻燃改性实验,发现其阻燃改性的最佳办法是进行高效低填充,即采用卤系阻燃剂和无机阻燃剂复配的复合阻燃剂,可以得到良好的阻燃UHMWPE。

超高分子量聚乙烯成型加工及改性

介绍了近些年超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的成型加工方法,由于UHMWPE熔体粘度极高,成型加工困难,通常采用模压成型,限制了其应用领域;通过综述用中低分子量聚乙烯、聚丙烯、液晶聚合物及无机填料等改性UHMWPE所取得的成绩,指出解开UHMWPE的链缠结是改性最核心的问题。

表面硅烷交联改性超高分子量聚乙烯材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

为进一步提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的耐磨损性能,制备了表面硅烷交联改性UHMWPE材料。本文对这种表面改性UHMWPE材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了初步研究。结果表明,其摩擦系数、磨痕宽度与未经改性的UHMWPE相比均有一定程度的降低,磨屑数量也减少,耐磨损性能明显提高。其原因归结于经硅烷交联改性后,UHMWPE材料表面硬度提高,润滑状况改善,使材料抗磨粒磨损和抗粘着磨损能力提高,从而导致其耐磨损性能明显提高。

三种纤维改性超高分子量聚乙烯复合材料的力学性能

以未处理和偶联剂KH550处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维为填充材料,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,用模压成型法制备了三种纤维改性UHMWPE复合材料,对复合材料的硬度、弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率进行了实验研究,用光学显微镜观察分析了拉伸断面形貌。结果表明,未处理的C纤维、SiC纤维和Al2O3纤维改性UHMWPE复合材料硬度较纯UHMWPE分别提高了11.76%、21%和6%。经KH550处理的三种纤维改性UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度均优于未处理纤维的复合材料,已处理的SiC纤维/UHMWPE复合材料弯曲强度和拉伸强度提高较大。KH550处理的三种纤维与UHMWPE基体界面粘接紧密,未处理纤维与UHMWPE基体粘接较差。

超高分子量聚乙烯改性研究进展

阐述了对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性的目的以及国内外在物理机械性能和加工性能方面的改性研究现状和方法,并指出了其今后的发展方向。

超高分子量聚乙烯纤维的硅烷交联改性

在过氧化物引发下,采用硅烷(KH-570)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行接技交联改性。考察了引发剂种类、引发剂用量、硅烷用量对纤维接枝率、力学性能及蠕变性的影响。经过加热(110℃)12h测定纤维的力学性能。结果表明:经硅烷处理,纤维受热后力学性能和纤维的蠕变性能有了很大提高。