超高分子量聚乙烯复合纱线的增韧及其织物防护性能研究
发布时间：2021-10-20 22:13
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维具有较高的比强度和比模量,较低的断裂伸长率,较高的结晶度,被广泛的应用于国防军事,航空航天等领域,是目前抗冲击领域中应用较多的高性能纤维之一,但是由于UHMWPE纤维表面的惰性及光滑性,使得UHMWPE纤维束在织造过程中容易产生松散、起毛起球等现象。同时,直接将UHMWPE织物与树脂进行复合,容易造成部分纤维树脂浸润不均匀的现象。本课题将纱线进行加捻、包缠和热处理,同时选取聚氨酯作为涂覆材料直接在纱线层面上对UHMWPE纤维束进行涂覆处理,对这些纱线的力学和热学性能进行表征。最后选取力学性能优异的2组纱线进行后续的2.5D织造,探究加捻纱和聚氨酯涂覆纱织物在防穿刺、防切割和抗冲击领域的性能差异。主要有以下几点发现:（1）通过改变加捻,包缠的工艺和热处理温度,对UHMWPE加捻纱和包缠纱的外观形貌、力学和热学性能等进行表征,得出了UHMWPE纱线的最优热处理温度,通过对不同加捻方式和捻度纱线的力学性能分析,得出了拉伸力学性能最优的加捻纱线。实验选取的3种热定型温度（60℃,90℃,120℃）中,60℃热定型效果最佳,该温度下,纱线有较好定捻效果,且随着...
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米粒子复合前后聚乙烯分子链的结构演变[22]
虽然UHMWPE纤维表面使用强氧化剂处理可以有效改善UHMWPE纤维与树脂间的界面性能,但是这种化学刻蚀同时也降低了UHMWPE纤维的机械性能,而且这种改性方式操作较复杂,难以工业化,不仅浪费化学试剂也会对环境造成破坏。（2）等离子体处理
Lin等[65]为了制造UHMWPE纤维增强复合材料,制备了具有两种UHMWPE纤维增强材料的6种PU / DGEBA-g-IPN基质（即,未处理的和经等离子体处理的UHMWPE纤维）,然后根据其力学性能研究了增强复合材料。SEM对其断裂表面的观察表明,该聚氨酯/UHMWPE复合材料的界面粘合性和浸润性得到了明显改善。Lyashenko-Miller等[66]制备了一种UHMWPE纤维/聚氨酯基复合材料层压板,该层压板与未处理的或功能化的碳纳米管增强聚氨酯薄膜交错排列。结果表明,与非交错复合材料相比,UHMWPE纤维/ PU层压板中平面处的CNT增强PU薄膜的交错可以显著改善其层间断裂韧性,断裂韧性的改善是通过层间剪切强度的轻微降低实现的。吴利伟等[67]将聚氨酯材料与芳纶/UHMWPE织物复合,柔性聚氨酯作为织物的夹芯层对芳纶/UHMWPE织物进行填充,对该夹芯结构复合材料的力学分析表明,其能量吸收效果和拉伸断裂性能均表现优异,同时该复合材料运用了发泡技术,密度小易于穿戴,拉伸断裂实验后的样本如图1.5所示。1.3 高性能纤维织物的研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高分子量聚乙烯纤维的性能与应用[J]. 孙山峰,代士维,徐绍魁. 当代化工研究. 2019(07)
[2]芳纶/超高分子量聚乙烯织物增强聚氨酯夹芯复合材料制备及其力学性能[J]. 吴利伟,王伟,林佳弘,姜茜. 纺织学报. 2019(07)
[3]超高相对分子质量聚乙烯纤维防割手套编织研究[J]. 杨豆豆,孟家光,魏冬,薛涛. 合成纤维工业. 2019(03)
[4]超高相对分子质量聚乙烯表面改性及对天然橡胶性能的影响[J]. 张宜瑞,刘大晨. 合成橡胶工业. 2019(03)
[5]UHMWPE纤维的PEW-g-MAH涂层改性及性能研究[J]. 田永龙,郭腊梅. 针织工业. 2019(03)
[6]超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺及发展概况[J]. 宋超,黄友光,孙艳朋. 山东化工. 2018(18)
[7]超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能[J]. 何正洋,潘志娟. 现代丝绸科学与技术. 2018(04)
[8]仿生树型超高分子量聚乙烯柔性防刺复合材料制备及其透湿性能[J]. 张恒,甄琪,钱晓明,刘让同,张一风. 纺织学报. 2018(04)
[9]涂层防刺织物的制备及其防刺机制[J]. 张政,刘晓艳,于伟东. 纺织学报. 2018(03)
[10]纤维增强超高分子量聚乙烯的研究进展[J]. 陈雪雪,贾润礼. 中国胶粘剂. 2017(12)
硕士论文
[1]填料改性UHMWPE复合材料的机械性能研究[D]. 吴贺贺.南京农业大学 2011
[2]熔体纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维[D]. 甄万清.山东科技大学 2011
[3]超高分子量聚乙烯纤维的原料比较及抗蠕变性能研究[D]. 黄鑫.北京服装学院 2010
[4]防弹纤维复合材料中树脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大学 2007
本文编号：3447681
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米粒子复合前后聚乙烯分子链的结构演变[22]
虽然UHMWPE纤维表面使用强氧化剂处理可以有效改善UHMWPE纤维与树脂间的界面性能,但是这种化学刻蚀同时也降低了UHMWPE纤维的机械性能,而且这种改性方式操作较复杂,难以工业化,不仅浪费化学试剂也会对环境造成破坏。（2）等离子体处理
Lin等[65]为了制造UHMWPE纤维增强复合材料,制备了具有两种UHMWPE纤维增强材料的6种PU / DGEBA-g-IPN基质（即,未处理的和经等离子体处理的UHMWPE纤维）,然后根据其力学性能研究了增强复合材料。SEM对其断裂表面的观察表明,该聚氨酯/UHMWPE复合材料的界面粘合性和浸润性得到了明显改善。Lyashenko-Miller等[66]制备了一种UHMWPE纤维/聚氨酯基复合材料层压板,该层压板与未处理的或功能化的碳纳米管增强聚氨酯薄膜交错排列。结果表明,与非交错复合材料相比,UHMWPE纤维/ PU层压板中平面处的CNT增强PU薄膜的交错可以显著改善其层间断裂韧性,断裂韧性的改善是通过层间剪切强度的轻微降低实现的。吴利伟等[67]将聚氨酯材料与芳纶/UHMWPE织物复合,柔性聚氨酯作为织物的夹芯层对芳纶/UHMWPE织物进行填充,对该夹芯结构复合材料的力学分析表明,其能量吸收效果和拉伸断裂性能均表现优异,同时该复合材料运用了发泡技术,密度小易于穿戴,拉伸断裂实验后的样本如图1.5所示。1.3 高性能纤维织物的研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高分子量聚乙烯纤维的性能与应用[J]. 孙山峰,代士维,徐绍魁. 当代化工研究. 2019(07)
[2]芳纶/超高分子量聚乙烯织物增强聚氨酯夹芯复合材料制备及其力学性能[J]. 吴利伟,王伟,林佳弘,姜茜. 纺织学报. 2019(07)
[3]超高相对分子质量聚乙烯纤维防割手套编织研究[J]. 杨豆豆,孟家光,魏冬,薛涛. 合成纤维工业. 2019(03)
[4]超高相对分子质量聚乙烯表面改性及对天然橡胶性能的影响[J]. 张宜瑞,刘大晨. 合成橡胶工业. 2019(03)
[5]UHMWPE纤维的PEW-g-MAH涂层改性及性能研究[J]. 田永龙,郭腊梅. 针织工业. 2019(03)
[6]超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺及发展概况[J]. 宋超,黄友光,孙艳朋. 山东化工. 2018(18)
[7]超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能[J]. 何正洋,潘志娟. 现代丝绸科学与技术. 2018(04)
[8]仿生树型超高分子量聚乙烯柔性防刺复合材料制备及其透湿性能[J]. 张恒,甄琪,钱晓明,刘让同,张一风. 纺织学报. 2018(04)
[9]涂层防刺织物的制备及其防刺机制[J]. 张政,刘晓艳,于伟东. 纺织学报. 2018(03)
[10]纤维增强超高分子量聚乙烯的研究进展[J]. 陈雪雪,贾润礼. 中国胶粘剂. 2017(12)
硕士论文
[1]填料改性UHMWPE复合材料的机械性能研究[D]. 吴贺贺.南京农业大学 2011
[2]熔体纺丝法制备超高分子量聚乙烯纤维[D]. 甄万清.山东科技大学 2011
[3]超高分子量聚乙烯纤维的原料比较及抗蠕变性能研究[D]. 黄鑫.北京服装学院 2010
[4]防弹纤维复合材料中树脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大学 2007
本文编号：3447681
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