UHMW-PE纤维的表面处理方法

1.液相氧化处理

液相氧化表面处理是通过化学试剂氧化纤维表面，从而改变纤维表面的粗糙度和表面活性官能团的含量。用来处理UHMW-PE主要有铬酸、高锰酸钾溶液要包括铬酸、高锰酸钾溶液和过氧化氢。处理过程如下清洁UHMWPE纤维浸入介质中，在规定的温度下氧化处理时间后取出，水洗至中性；然后用去离子水洗几次，晾干备用。这些强氧化性试剂不仅攻击纤维表面，产生含氧活性官能团，可与基体形成化学键合；同时在纤维表面形成不规则的沟槽，有利于纤维和基体之间产生力学啮合。两种作用的共同结果是使用UHMWPE纤维的表面能下降，同时反应活性增大，显着提高纤维和基体之间的粘结性能。

2.等离子体处理法

等离子体处理受到人们的关注，因为它只作用于材料表面有限的深度（几个分子）。处理等离子体UHMW-PE纤维表面法分为低温处理等离子体和等离子体引发接枝表面处理两种方法。所谓UHMWPE纤维低温等离子体的表面处理是清洁UHMWPE将纤维放置在等离子体处理装置的两个极板问题抽真空，低于40Pa启动等离子体发生器，对纤维进行一定时间的低温等离子体处理，然后取出纤维保存备用。等离子体处理后的纤维表面可形成多种活性官能团，如一C-OH一、一CO一、一COOH、一CO这些活性官能组有利于纤维与基体的化学键合，增加纤维表面的粗糙度，有利于与基体的机械结合。这类似于液相氧化处理。等离子体处理后UHMWPE复合材料的层间剪切强度(IIIS)可提高3倍以上。

3.辐照引起表面接枝处理法

辐照引起的表面接枝处理是通过辐射引起纤维表面第二单体的接枝聚合，产生与基体紧密结合的缓冲层，从而提高纤维与基体之间的力。辐射源通常是C60、 目前使用的第二单体是丙烯单体，如丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等。紫外线引起的接枝首先引起光敏剂，如二苯甲酮(BP)，单体接枝由光敏剂引起到纤维表面。

4.电晕放电处理

电晕放电表面处理是将清洗后的纤维放置在电晕处理装置的两极板之间，在常压下加载至60KV高压左右，功率350W左右，使空气电离产生电晕，处理一段时间后，取出备用。电晕放电表面处理正确UHMWPE纤维表面可产生蚀刻作用，增加纤维与树脂的接触面积，减少接触角，提高渗透性，有利于纤维与基体之间的机械啮合，提高复合材料的层间剪切强度，在纤维表面形成含氧官能团，容易与基体形成化学键合，提高复合材料的层间剪切强度。

5.化学交联处理法

化学交联法是直接使用引发剂引起纤维表面单体的接枝法，类似于辐照引起的接枝法，但可以避免辐照接枝法在设备上的投入。该方法工艺简单，易于实现工业连续生产。

6.其它处理方法

除等离子体处理、化学试剂氧化、表面接枝、电晕放电等方法外，还可以在一定程度上改进压延、涂层等方法UHMWPE纤维与树脂基体的粘结性能。压延法是UHMWPE经过一对辊的作用后，纤维从原来的圆形截面变为扁平，从而增加了复合材料中的接触面积，并在一定程度上提高了粘合性能，但并不明显。涂层法是在UHMWPE纤维表面上涂上一层试剂。自超高分子量聚乙烯纤维工业化生产以来，还没有开发出理想的涂层试剂。这种试剂应该起到起偶联剂的作用，以改善它UHMWPE纤维与基体的粘结性能。

由于目前采用的方法不同程度地降低了处理后纤维的力学性能，限制了纤维的应用，同时提高了纤维的渗透性。有人提出了复合处理的方法UHMWPE处理纤维可以解决这个问题。王成忠等人对UHMWPE纤维采用铬酸相氧化和纳米二氧化硅溶胶表面涂层的复合表面处理UHMWPE界面性能研究采用纤维/环氧树脂复合材料。结果表明，简单的液相氧化和表面涂层可以提高复合材料的界面性能，但过长的液相氧化处理时间会降低纤维强度，复合处理具有协同效应，不能降低纤维强度，大大提高层间剪切强度，是一种有效的表面处理方法。