UHMWPE-Fasern haben sich aufgrund ihrer hervorragenden Leistung zu einer wichtigen High-Tech-Faserart entwickelt, weisen jedoch aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften bestimmte Leistungsmängel auf, die ihren Anwendungsbereich einschränken. Verschiedene physikalische und chemische Methoden wie Plasmabehandlung und Oxidation können verwendet werden, um die Oberfläche von UHMWPE-Fasern zu modifizieren, wodurch ihre schwachen Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Grenzfläche und Kriechfestigkeit in unterschiedlichem Maße verbessert werden können. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Einführung in die Modifizierungsmethoden dieser Faser und ihre Anwendungen in Seilen, Schutzausrüstung und anderen Bereichen.
Ultrahochmolekulare Polyethylenfasern (UHMWPE) sind Hochleistungsfasern, die nach Kohlenstofffasern und Aramidfasern entstanden sind. Es wird aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht durch Hochdruck-Feststoffextrusion, plastifizierendes Schmelzspinnen, Oberflächenkristallwachstum, Superstreckung oder lokales Superstreckung, Gelspinnen-Heißstreckung und andere Verfahren hergestellt. Es handelt sich um eine Hochleistungsfaser mit hoher Festigkeit und hohem Modul sowie geringer Dichte (Dichte:
Weitere hervorragende Eigenschaften wie 0,97 g/cm3, chemische Korrosionsbeständigkeit, Schlagfestigkeit, keine Wasseraufnahme und gute Verträglichkeit mit Organismen. Es hat hervorragende Anwendungsaussichten im Bereich der Sonderwerkstoffe und Verbundwerkstoffe gezeigt.
Aufgrund der Tatsache, dass UHMWPE-Fasern selbst lineare lange Ketten sind, die durch unpolare Methylengruppen gebildet werden, gibt es jedoch keine starke intermolekulare Kraft zwischen den Fasermolekülen; Die Oberfläche der Fasern ist chemisch inert, was die Bildung chemischer Bindungen mit dem Harz erschwert; Glatte Oberfläche, die durch einen hohen Grad an Kristallisation und Orientierung entsteht, der durch Dehnung mit hoher Vergrößerung bei der Produktion entsteht. Die kombinierte Wirkung all dieser Faktoren macht die Oberflächenenergie der Fasern sehr klein, was es schwierig macht, eine gute Grenzflächenhaftung mit dem Matrixharz zu bilden, wenn sie als Verstärkungsmaterial für Verbundmaterialien verwendet werden. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Verbundwerkstoffe aus UHMWPE-Fasern während des Gebrauchs häufig Schäden in Form von Zwischenschichtschäden erleiden. Die Hauptursache dieses Problems liegt in den strukturellen Eigenschaften der UHMWPE-Fasern selbst und den Eigenschaften der Produktionsprozesse. Daher ist die Grenzflächenadhäsionsleistung von Verbundwerkstoffen aus UHMWPE-Fasern zum Hauptanliegen im Herstellungsprozess von Verbundwerkstoffen geworden.