摘要：超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维是由分子质量在100万~500万之间的聚乙烯制成的纤维，与碳纤维、芳纶并称为世界三大高性能纤维。UHMWPE纤维具有极高的比强度和比模量，比能量吸收高；介电常数低，电磁波透射率高；密度略低于水，可浮于水面上；断裂伸长低、断裂功大，抗冲击、抗切割；抗紫外线、中子和γ射线辐射，耐化学腐蚀，耐磨，广泛应用于国防军工、航空航天、海洋舰船、体育器材、医疗卫生、建筑建材等领域。由此可见，以UHMWPE纤维为增强体的复合材料逐渐成为材料研究的热点。由于UHMWPE纤维熔点较低、不耐高温，结构高度稳定、表面光滑，无极性基团、表面能极低，疏水性强，其与树脂基体结合性较差，容易导致复合材料发生脱黏、分层现象，降低结构强度，严重影响UHM⁃WPE纤维增强复合材料的应用与发展。 电子鱼竿
引言
高强高模聚乙烯纤维（又称超高相对分子质量聚乙烯纤维，简称UHMWPE）是一种具有战
略意义的高性能纤维，其与芳纶纤维、碳纤维（CF）并称为当今“世界三大高科技纤维”。UHMWPE纤维外观为白，不仅具有强度高、模量高、质量轻、化学稳定性好、绝缘性良好、耐光性好、耐低温、使用寿命长等优异的性能，还具有比能量吸收高、电磁波透射率高、耐冲击和抗切割性能优良，以及不吸水、生物相容性好等特点。目前，其被广泛应用于安全防护、体育、医疗、航海、造船、建材、航空、航天等各个领域。
1UHMWPE纤维的燃烧机理
UHMWPE纤维的燃烧与普通聚乙烯纤维的燃烧过程相同，分为受热升温、降解、点燃、燃烧和循环燃烧等5个阶段。UHMWPE纤维的燃烧反应是由自由基的链式反应形成，在不断受热条件下，UHMWPE分子链发生降解脱氢反应，形成烷基自由基和氢基自由基，空气中氧气将其氧化形成过氧化烷基自由基。随着可燃性气体浓度和受热温度的不断升高，UHMWPE的分解速率加快，产生的可燃性气体参与燃烧。燃烧产生的能量将进一步促进UHMWPE的降解，产生更多的可燃性气体，使燃烧过程不断循环加剧。
2聚乙烯纤维与其他纤维的化学定量分析
螺母
结合GB/T2910—2009化学定量分析方法，总结出聚乙烯纤维与某些常见其他纤维混纺时的定量方法：聚乙烯纤维与棉、粘纤、莱赛尔、莫代尔、铜氨纤维、亚麻、、苎麻等纤维素纤维以及醋酯纤维、三醋酯纤维两组分混合物定量方法采用75%硫酸法；聚乙烯纤维与聚酰胺纤维或聚乙烯醇纤维两组分混合物定量方法采用80%甲酸法；聚乙烯纤维与聚丙烯腈纤维或氨纶两组分混合物定量方法采用二甲基甲酰胺法；聚乙烯纤维与聚酯纤维两组分混合物定量方法采用碱性甲醇法或浓硫酸法；聚乙烯纤维与动物纤维（绵羊毛，兔毛，牦牛绒，羊驼毛，骆驼毛，骆驼绒，马海毛）或桑蚕丝、柞蚕丝等丝类两组分混合物定量方法采用次氯酸钠法。可以看到溶解结果与实际配比偏差都在±1%以内，可见这几种定量方法是可行的。 3 UHMWPE纤维的阻燃策略
环氧树脂阻燃剂
3.1等离子体处理法和其他改性技术结合
等离子体处理能在纤维表面产生大量活性基团，适合作为纤维改性的前置处理方法，随后再通过化学交联接枝处理等方法，在纤维表面引入活性物质，从而提高纤维黏结性能。利用氧等离子体处理UHM⁃WPE纤维表面，再在戊二醛溶液中用酸催化，最后通过醛催化，
使聚乙烯醇接枝到纤维表面。接枝后，由于在纤维表面形成共价键，纤维增强复合材料的界面剪切强度从11kPa提高到220kPa。通过低温等离子体和壳聚糖涂层复合方法处理UHMWPE纤维，结果表明，纤维润湿性、可染性和黏附性均得到提升，界面剪切强度最高为2.25MPa。等离子体处理有效促进了壳聚糖在UHMWPE纤维表面的沉积，从而显著提高界面的剪切强度
3.2 UHMWPE纤维的阻燃改性
UHMWPE纤维的阻燃改性一般是在大分子链段中引入阻燃元素或在纺丝原液中加入阻燃剂，包括共聚法、接枝法、共混法、后整理法等。后整理方法与其他方法有较大差异，主要通过浸压焙烘法、涂层法、浸渍干燥法等对纤维表面施加阻燃剂，使纤维具有一定的阻燃性能。后整理方法工艺操作简单，但后整理方法改性的纤维阻燃耐久性、耐水洗性较差。研究了一种阻燃UHMWPE纤维的生产方法。在UHMWPE粉料中加入溶剂、抗氧剂、改性剂和复合阻燃添加剂（氢氧化铝和氢氧化镁混合剂），混合均匀后加入双螺杆挤出机内制备纺丝原液，纺丝过程中混入阻燃纤维制备阻燃UHMWPE纤维。阻燃剂的混入有助于显著提高产品整体的阻燃性能，同时在纺丝过程中掺入阻燃纤维，可进一步改善其阻燃性
能，实现产品自身全面的阻燃性能。纺丝原液中添加阻燃剂的方法不仅改善了UHMWPE的流动性，提升其加工性能，同时纤维阻燃效果持久，耐洗性优异，但因UHMWPE熔体黏度大，阻燃剂的分散均匀性是当前遇到的最大问题。
3.3化学生长处理法
化学生长处理法是通过化学反应在纤维表面直接生长微纳米结构，利用微纳结构增加纤维和树脂之间的接触面积，同时利用微结构的锚定作用，增加纤维和树脂之间的摩擦力，从而增强复合材料的界面结合强度。利用低温水热法在UHMWPE纤维表面生长得到ZnO纳米棒结构阵列，该化学生长方法对纤维的结构和本征性能几乎没有影响，而且改性后纤维质量增加有限，通过单丝拔出试验测试，纤维改性后与环氧树脂复合的界面剪切强度提升58%。化学生长处理法通过化学手段生成微纳结构，为纤维改性技术研究拓宽了思路，但是该方法加工效率不高。
3.4插入芯棒的模压复合成型
１）将织物样品置于丙酮溶液中充分浸润后洗净，烘箱７０℃烘干１ｈ；制备若干截面边
长５ｍｍ，长度２１ｃｍ的正方形钢条，在其表面涂覆分离油剂作为芯棒；２）将织物样品置于混合液中，使混合液充分渗透到织物的每一层，然后取出，将芯棒快速插入织物孔中，调整角度，使之呈正菱形扦插，将承压板置于水平实验平台上。将扦插芯棒的织物置于承压板上方，注意芯棒撑起的直角部分与承压板凹槽对位卡进，同样方式在织物上方放置施压板。在施压板上方放置一块钢板，再用４０ｋｇ重力砝码加压。加压时间１０ｈ以上。
结束语
目前对于UHMWPE纤维的阻燃改性存在的主要问题：（1）后整理方法对UHMWPE纤维进行阻燃改性时，阻燃剂仅通过物理吸附作用“黏在”纤维表面，阻燃耐洗性、持久性均较差。（2）使用接枝改性的方法虽然克服了后整理方法持久性差的缺点，但产生的效果不明显、实施难度较大。（3）共混法可以实现阻燃剂很好地包裹在UHMWPE纤维表面及内部，阻燃效果良好，耐水性和持久性较其他改性方法更出。UHMWPE熔融纺丝存在熔体黏度较大，冻胶纺丝存在大分子易缠结等问题，但研究者们在体系中添加流动改性剂或使用良溶剂等方法解决。通过共混法对UHMWPE纤维进行阻燃改性将是主要研究方向。
参考文献
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