超高分子量聚乙烯纖維表面改性及其橡膠基復合材料性能研究.pdf

1、本文采用液相氧化工藝對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維進行表面處理，選用溶液晶體生長工藝制備一種新型類竹節(jié)狀UHMWPE纖維復合增強體。將原始纖維、表面改性纖維及類竹節(jié)狀UHMWPE纖維分別添加到天然橡膠中制備短切UHMWPE纖維/橡膠復合材料并考察材料性能。
　　本論文所做工作如下：
　?。?）UHMWPE纖維表面氧化改性。選用鉻酸溶液、高錳酸鉀溶液分別對UHMWPE纖維進行表面改性處理，考察氧化劑種類、工藝參數對纖維

2、表面化學、表面結構及性能的影響。使用紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）表征纖維表面含氧官能團的種類和數量，使用掃描電鏡（SEM）和萬能拉伸試驗機（MTS）表征纖維表面形貌和力學強度，使用接觸角測量儀表征纖維表面的潤濕性。結果表明：（a）鉻酸氧化改性最佳工藝條件為：將重鉻酸鉀、水及濃硫酸按照質量比為7：12：150配置溶液，35℃下氧化5min；（b）高錳酸鉀氧化改性最佳工藝條件為：將高錳酸鉀、濃硝酸按照質量比為1：30配置

3、溶液，室溫下氧化1min；（c）與高錳酸鉀氧化改性工藝相比，鉻酸氧化改性工藝的改性效果更好，對纖維自身的力學損耗更小。
　?。?）類竹節(jié)狀 UHMWPE纖維復合增強體的制備。以對二甲苯為溶劑，利用聚合物間熔點的差異，采用溶液晶體生長技術制備類竹節(jié)狀UHMWPE纖維復合增強體。使用SEM觀察UHMWPE纖維復合增強體的表面形貌、分布、疏密程度、尺寸等，確定最佳溶液晶體生長工藝條件。結果表明：鉻酸溶液（重鉻酸鉀、水及濃硫酸質量比為7：

4、12：150）中35℃下氧化5min后的樣品在91℃下結晶20h效果最佳。
　?。?）復合材料的制備及性能研究。將原始纖維、液相氧化改性后的纖維及溶液晶體生長后的纖維加入到天然橡膠基體中，研究表面改性方式、纖維含量對UHMWPE纖維/橡膠復合材料性能的影響。使用SEM、動態(tài)力學分析儀（DMA）、MTS分別表征復合材料界面和斷口形貌、纖維與橡膠基體的粘結強度、復合材料拉伸強度及撕裂強度。結果表明：當纖維添加份數相同時，鉻酸溶液處理后