HDPE/环氧树脂的粘接研究文献综述
2020-05-25 23:38:21
(一)引言 高相对分子质量聚乙烯具有良好的化学稳定性、力学性能以及相对低廉的价格,因此在工业上得到了广泛应用。
但是由于聚乙烯的强表面化学惰性,通用胶黏剂对聚乙烯的粘接能力均比较差,等离子处理、接枝聚合等表面处理技术可增加聚乙烯的可粘接性。
【1】此处以超高分子量聚乙烯纤维【2】(UHMWPE)为例,UHMWPE具有很高的的强度/密度比和弹性模量,因此很多研究采用这些纤维来改善环氧树脂 【3~4】、 聚甲基丙烯酸 [ 5, 6 ]、 混凝土 [ 7~9 ] 等脆性材料的拉伸强度和断裂韧性。
这些性能改善均依赖于聚乙烯和基体材料的界面粘接强度。
目前认为,聚乙烯的难粘接性是多种原因造成的【10】主要包括:(1)分子结构中没有任何极性基团,胶黏剂在表面只能通过色散作用形成相对较弱的作用;(2)聚乙烯结晶度较高,化学稳定性高,难以通过表面溶涨与胶黏剂形成分子间缠绕;(3)聚乙烯存在弱边界层;(4)聚乙烯表面能低,使胶黏剂无法润湿其表面。
文献报道的UHMWPE纤维表面处理方法有物理方法、化学方法、等离子体、辐射交联、电晕、光氧化、光致交联等。
【11】 (二)国内外发展状况 目前,国外和国内,工业上都能采用分子量数百万的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)通过凝胶纺丝热拉伸技术、生产出初始模量100GPa以上、拉伸强度2-7GPa的高性能纤维。
这种纤维的密度低(ρ=0.97g/cm3),轴向高度取向(95%)和结晶度高(99%),使得轴向的比拉伸强度和比模量较高,能量吸收性能和耐磨损性均比芳纶优异,断裂伸长率也明显高于碳纤维,特别适合用作防护材料。
因此,近年来对超高分子量聚乙烯纤维结构性能的研究越来越多【12-14】,用这种纤维制得的复合材料的应用也越来越广【15-16】但是,超高分子量聚乙烯纤维的分子间没有较强的相互作用(例如氢键 ),蠕变性比具有刚性分子结构的芳纶大;它的分子链呈线性结构,没有苯环等极性官能团,导致其熔点较低,加工温度小于130C ,使用温度的敏感性较大 ;UHMWPE纤维凝胶加工后,表面会有 一些溶剂、酸和低分子聚合物残留 ,从而形成较弱的界面层(约1#215;10nm 级 ),加上聚乙烯分子本身的化学惰性,使得纤维表面能很低 ,一般与树脂基体的粘结性很差(例如,未处理的UHMWPE纤维在环氧树脂基体中的单丝拔出强度只有 0.5MPa【17】)。
为改善 UHMWPE纤维的这些性能,长期以来,各国学者采取各种方法对UH MWPE纤维加以改性,分别取得了一些进展【18】。
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