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UHMWPE纤维表面复合处理对水泥砂浆性能的影响 李 刚 (安徽省蚌埠市公路管理局，安徽 蚌埠 233000) 摘 要：文章介绍分别采用铬酸、偶联剂和二者复合方式处理UHMWPE纤维，研究了处理后纤维韵浸润性能、断裂强度及其对砂 浆力学性能的影响。结果表明，与未处理纤维相比，处理后的纤维具有更好的亲水性能，复合处理方法处理的单纤维接触角降低 达 74．6％。铬酸处理纤维能够降低纤维的断裂强度，但不会影响其在砂浆中的性能。复合处理方法处理纤维能够明显提高砂浆 的抗折强度，提高幅度为 27．8％，而在抗压强度方面表现并不明显。弯曲韧性方面，复合处理后纤维砂浆具有较好的抗挠承载能 力。复合处理后纤维砂浆的Is、11o、12o值分别比处理前提高了15．2％、32．5％、45．8％。 关键词：超高相对分子质量聚乙烯；砂浆；处理 中图分类号：TU528．58 文献标识码 ：A 文章编号：1673-5781(2014)04—0513—04 tex，断裂伸长率为2．2％～3％，结晶度为74％，模量 0 引 言 为95GPa，长度为 10mm，拉伸强度为2．4GPa，单丝 超高相对分子质量聚乙烯 (Ultra—highmolecular 线密度为 2～9g／kni。重铬酸钾 (KCr。0)由四川 weightpolyethylene，简称 UHMWPE)纤维作为当 省某化学公司生产；硅烷偶联剂 (KH一550)含量≥ 今世界三大高性能纤维 (包括芳纶、碳纤维)之一，具 98．0％；水泥为42．5R级普通硅酸盐水泥。 有高强度、高模量、低密度及耐腐蚀等优异性能，已经 1．2 实验方法 广泛应用在航空航天、海洋作业及军事装备等领域 1．2。1 UHMWPE纤维处理 中l】]，但 以水泥为基体的复合材料研究较少。 (1)铬酸处理过程 。利用铬酸表面处理 UHM— 由于 UHMWPE分子链 中不含极性基团，使 WPE纤维，配制铬酸溶液的质量 比为浓硫酸 ：重铬 UHMWPE纤维表面呈惰性，与基体树脂间的界面 酸钾 ：水一25：2：1。处理温度为 80℃，处理时间 粘接性能较差，影响其在复合材料领域的应用，因此， 为 lh。利用水洗处理后纤维表面的铬酸残留物，在 对 UHMWPE纤维进行表面处理显得尤为重要。目 6O℃下干燥即得处理后纤维。 前对UHMWPE纤维的表面处理已有很多方法，如 (2)偶联剂处理过程。利用硅烷偶联剂KH一550 等离子体处理、光氧化表面处理和辐射接枝处理等。 处理UHMWPE纤维，将偶联剂溶于乙醇水溶液 中， 这些方法均存在较多的不足之处，如等离子体表面处 配制质量分数为 2％的表面活性剂。为了提高纤维 理法的设备连续化程度和稳定性较差；光氧化表面处 与偶联剂的接触程度，使用超声波将纤维与所得的表 理和辐射接枝处理设备投资很高，最佳工艺条件不好 面活性剂混合，混合反应时间为 10min，反应温度为 掌握，工业化生产 困难[2]。本文采用铬酸和偶联剂 60℃。使用丙酮冲洗纤维后，在 6O℃下干燥即得处 复合处理 UHMWPE纤维，以期改善纤维表面粘接 理后纤维。 性和浸润性，达到提高纤维水泥复合材料的力学性能 (3)复合处理过程。取用在室内条件下放置时 的目的，为该纤维在水泥基中的应用提供科学依据。 间较长的铬酸处理后的纤维，利用偶联剂处理过程， 对该纤维再处理得到复合处理纤维。 1 实 验 1．2．2 试样制备 1．1 实验材料 ．