超高分子量聚乙烯纖維的表面接枝及其與橡膠粘合性能的研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維具有優(yōu)良的耐沖擊、耐腐蝕性能，低密度以及高的拉伸強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于纖維表面惰性而且光滑，纖維和基體之間差的粘附性能嚴(yán)重限制了UHMWPE纖維作為補(bǔ)強(qiáng)材料在復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。本課題采用了紫外光接枝，在UHMWPE纖維表面接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯，以此來(lái)改善了纖維和橡膠之間的粘合特性。
　　本論文研究了纖維表面紫外光接枝的工藝條件。實(shí)驗(yàn)探索了反應(yīng)容器、反應(yīng)溶劑、接枝反應(yīng)單體的濃度對(duì)于接枝反應(yīng)

2、的影響。實(shí)驗(yàn)通過(guò)紫外分光光度計(jì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室中采用的試管對(duì)于360nm的紫外光具有很好的透過(guò)性，可以用作紫外光接枝的反應(yīng)容器。實(shí)驗(yàn)以水、丙酮、正庚烷，甲醇作為溶劑，采用傅立葉紅外變換(FTIR)來(lái)測(cè)試?yán)w維表面的化學(xué)組成，發(fā)現(xiàn)只有甲醇用作溶劑時(shí)，纖維表面出現(xiàn)碳基和環(huán)氧基團(tuán)的特征峰。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步通過(guò)X射線光電子能譜(XPS)，掃描電鏡(SEM)證明其纖維表面包覆了一層聚甲基丙烯酸縮水甘油酯。通過(guò)H抽出實(shí)驗(yàn)表征纖維和橡膠之間的粘合特性，測(cè)試結(jié)果表

3、明，改性后纖維和橡膠的最大抽出力達(dá)到39.7N，相對(duì)于未改性的纖維，提高了16％。
　　本論文進(jìn)一步探究了臭氧-紫外光接枝工藝。纖維預(yù)先經(jīng)過(guò)臭氧處理，在纖維表面引入含氧極性官能團(tuán)，隨后纖維進(jìn)行紫外光接枝。實(shí)驗(yàn)探索了紫外輻照時(shí)間和單體濃度對(duì)于接枝的影響。實(shí)驗(yàn)通過(guò)FTIR，XPS和SEM發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)臭氧-紫外光接枝的纖維表面包覆了一層均勻而且致密的甲基丙烯酸縮水甘油酯層。臭氧處理一方面刻蝕了纖維表面，提高了纖維的比表面積，另一方面引入了