探究超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能

摘 " "要：鑒于超高分子量聚乙烯纖維長期使用后會出現老化現象，導致性能下降，利用人工加速老化的試驗方法可以深入掌握超高分子量聚乙烯纖維老化以后的具體性能，有利于相關研究防御工作的開展。本文通過闡述人工加速老化試驗實踐價值，說明了試驗相關設備及方法，并分析了試驗結果。此研究以分析超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能為目的，從而掌握超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能。

關鍵詞：超高分子量聚乙烯纖維;拉伸;熱老化

中圖分類號：TQ342.61 " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0289-01

前 言

超高分子量聚乙烯纖維，指的是相對分子量超過百萬的線性聚乙烯，屬于全新第三代高性能纖維的典型代表，相較于碳纖維的力學強度更高。同時，較高的模量、較輕的質量以及突出的耐磨損、耐腐蝕等一系列性能優勢，在海洋領域獲得了廣泛運用。即便如此，依然無法避免老化的問題。因此深入探討超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能具有重要意義。

1 "人工加速老化試驗實踐價值

采用人工加速老化試驗方式，對自然環境中的相關因素進行有效模擬，包括溫度、濕度及陽光等，不僅使試驗處于可控范圍內，而且減少老化試驗需要的周期，得到較為準確的試驗結果，常被應用在高分子材料的制備與測定工作當中，代替周期很長自然老化，發揮出良好的作用。

2 "超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗相關設備及方法

2.1 "試驗相關設備與樣品

進行超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗的時候，利用拉伸老化試驗設備能夠完成處于預加張力作用下樣品的試驗工作，實現科學檢測有關輻射、耐腐蝕及高溫等方面的性能，達到對整個老化過程的有效模擬，既擁有一定的實用價值，又便于操控，同時能夠靈活掌控試驗樣品的相應拉伸長度情況[1]。

2.2 "試驗與老化方法說明

試驗時將單纖斷裂強度作為主要的評定參考指標，并根據相關標準進行力學性能的試驗測定。通過自動化單纖維萬能測試設備，完成單絲纖維相應斷裂伸長率與斷裂強力的檢測，夾持的長度為25mm，檢測的根數為45根，相應預加張力為0.462.54cN/dtex，而拉伸速度則是25mm/min。

試驗時：①把樣品放到設置好溫度的恒溫烘箱當中，完成干熱老化處理，直至既定時間后取出。②根據相關規定配制人造海水，并置于密封盒中，完成密封處理之后，將其放進相應的恒溫烘箱當中，使水溫達到已設置的溫度，過程中水溫偏差低于1℃，直至既定時間后予以取出。③在拉伸老化檢測設備的上面纏結相應的試驗樣品，并對有關旋鈕進行調控，以檢測相應的長度。同時根據設置好的伸長率，對旋鈕進行調控，保證達至相應的伸長度，然后實施再干熱或者濕熱老化處理[2]。

3 "超高分子量聚乙烯纖維拉伸老化試驗結果分析

借鑒以往的研究結果，處于90℃溫度下，可以準確體現出超高分子量聚乙烯纖維的相應老化變化勢態。此研究選擇90℃為干熱、濕熱老化的具體溫度，以10、30、100d為相應的老化時間。拉伸老化檢測設備內纖維相應長度大概28cm，拉伸的長度是2.1%。

處于各個老化時間與90℃干熱老化之后的情況下，超高分子量聚乙烯纖維單線斷裂強度的檢測結果見圖1。

由圖1可知，處于非拉伸、拉伸情況下的超高分子量聚乙烯纖維會出現干熱老化的現象，導致相應的斷裂強力降低。最初的10d中，相應斷裂的強度降低趨勢緩慢;第10d開始，相應斷裂的強度則快速降低;當有關老化時間延長后，降低的勢態則趨于平緩;100d時，處于非拉伸下的試驗樣品的斷裂強度降低了34%;處于拉伸下的相應斷裂強度降低了40%。

濕熱老化試驗，具體老化之后的單纖斷裂強力情況見圖2。

由上圖可知，經濕熱老化之后的單纖強力的變化勢態和干熱老化時非常近似，表現為平緩、驟降、平緩的勢態。經100d，90℃的濕熱老化以后，處于非拉伸下的試驗樣品的斷裂強度降低了77%;處于拉伸下的相應斷裂強度降低了74%。

4 "結 論

對比干熱老化，濕熱老化導致纖維的單纖強力減弱情況更為嚴重，主要在處于濕熱情況下，有關溫度的改變非常平緩，對纖維內非晶區域的重排十分有益，進而導致相應斷裂強力更差。從此論文分析可獲悉，深入探討超高分子量聚乙烯纖維的拉伸熱老化性能具有重要意義。

參考文獻

[1]γ射線輻照對超高分子量聚乙烯/改性納米伊蒙土復合材料的拉伸性能及熱穩定性的影響[J].輻射研究與輻射工藝學報，2017，26（14）：160～163.

[2]王 利.成果斐然，這款高性能纖維不簡單，超高分子量聚乙烯纖維產業探討發展新方向[J].紡織服裝周刊，2018，866（242）：426～427.

收稿日期：2018-12-6