文 献 综 述

1. 前言

超高分子量聚乙烯纤维(Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber，简称UHMWPE)，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，是分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维，主链结合好、取向度和结晶度高, 比强度是当今纤维之最, 而且密度小、模量高, 能抗紫外线和耐化学物品腐蚀, 并具有突出的抗冲击、抗切割韧性优点, 使其成为先进复合材料用增强纤维的首选。是继碳纤维、芳纶纤维后出现的又一种具有广泛应用价值的高性能纤维。

高强高模聚乙烯纤维轻柔的特点，使其生产的产品的质量大大降低，如制成头盔，重量与传统材料相比可以减轻300～400g，并且有比芳纶更优越的防弹效果，是我国成功占领美国市场的为数不多的纤维产品，相信随着其性能的不断改进与提高，应用前景会越来越广阔。为了便于探讨高强高模聚乙烯纤维的应用领域，我们将其分为军用和民用两方面。

在军用方面，从全世界范围来看，军事领域中航天航空等高端科技的快速发展，对高强高模聚乙烯纤维在内的高性能纤维的需求强劲。自美国911事件之后，美国通过立法强制飞机驾驶舱内壁要加做一层以高强高模聚乙烯纤维为主要原材的防护装甲，此后欧洲也做出了此类规定。目前，世界上45%高强高模聚乙烯纤维用于生产单取向UD材料，由此达到质轻、抵御子弹冲击力，减少对人体的伤害。另外，高强高模聚乙烯纤维还用来制造防弹产品，如软质和硬质防弹头盔、防刺衣等，同时也是运钞车和装甲坦克中防弹板制造的主要核心材料，仅一输装甲车或者坦克就要使用近400kg高强高模聚乙烯纤维UD产品，如果装备一个师就需要240吨。据初步测算，如果全国银行系统保卫人员全部装备该类产品，高强高模聚乙烯纤维需求量要超过1000吨。

而在民用方面，高强高模聚乙烯纤维主要适用于海洋工程，主要船舶绳缆的制备。高强高模聚乙烯纤维制成的绳缆，在自重下的断裂长度要高出钢缆8倍，是芳纶绳缆的2 倍。高强高模聚乙烯纤维绳缆有效解决了过去使用钢缆遇到的锈蚀问题和由于使用尼龙、聚酯绳缆而遇到的水解和紫外降解等问题，有效降低了船舶绳缆的更换频率。用高强高模聚乙烯纤维制作的船舶绳缆要比水轻、能够浮在水面之上，同时还能够耐海水和紫外线照射。当前，国内外的海事管理部门，已经陆续出台或正准备出台相关要求，即要求出海船只对重达100kg的高强高模聚乙烯纤维绳缆至少配备一条，目的是替代传统钢索，降低事故发生率。

然而, 超高分子量聚乙烯纤维化学上不活泼，表面能低，表面缺乏极性基团，且是高度对称的亚甲基结构，使得纤维具有很高的结晶度和取向度。这一方面保证其具有较高的力学强度，另一方面也使得纤维表面的化学惰性特别突出，集中表现在与树脂基体制成复合材料后，界面结合力很低。针对这一问题, 国内外开展了大量的研究工作，主要方法有:等离子体处理、电晕放电处理、辐射处理、氧化处理等等。

2. UHMWPE常用的表面改性方法

（1）低温等离子体改性

低温等离子体改性方法操作简单，无环境污染，而且只在50#215;10^{- 10}～100#215;10^{- 10}m范围的薄层内发生物理或化学变化，不影响材料本体性能，近年来发展较快。