超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面处理对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面性能的影响机制

贾彩霞^1,2，王乾¹，任荣²，任志磊¹

1. 沈阳航空航天大学航空宇航学院2. 先进聚合物基复合材料辽宁省重点实验室

摘 要：从工程化应用角度研究了常压空气等离子体改性对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维/环氧树脂复合材料界面性能的调节机制,主要分析了不同处理时间对UHMWPE纤维表面状态变化的影响,及其对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面黏结性能的影响规律。采用SEM及纤维吸水测试研究了等离子体处理对UHMWPE纤维表面物理形貌及纤维表面浸润性能的影响,分别以拉伸和弯曲的方式,通过纤维表面脱黏力及层合板层间剪切强度对UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面黏结性能进行表征。结果表明,仅经过4 s的空气等离子体处理之后, UHMWPE纤维表面脱黏力的提高幅度为84.0%, UHMWPE/环氧树脂复合材料层合板的层间剪切强度由未处理的7.01 MPa提高至15.81 MPa,增幅高达125.5%。研究发现,通过常压空气等离子体处理改变了UHMWPE纤维的表面状态,可以显著高效地调节UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面性能,为扩大该材料的后续工程化应用提供了理论基础。

关键词：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维;环氧树脂;等离子体改性;复合材料;界面黏结;