超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能

何正洋，潘志娟,2

(1.苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215123；2.现代丝绸国家工程实验室(苏州)，江苏 苏州 215123)

随着科学技术的发展，各种高性能纤维不断出现在我们的日常生产生活中。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是上世纪80年代开发出的一种新型高性能纤维[1]，其综合性能优异，具有密度小、强度高、模量高、耐切割、耐腐蚀、耐化学药剂等特点[2]，从而在众多高性能纤维中脱颖而出，被广泛应用在绳索、防弹衣、航空航天等领域[3]。目前，工业上多采用凝胶纺丝超倍拉伸技术制备UHMWPE纤维，制备UHMWPE纤维的原料分子量一般在100万以上。UHMWPE纤维的分子链以聚乙烯为基本结构，聚乙烯分子属于非极性分子，无极性基团，从而导致其与所接触的物质不容易发生化学反应，纤维具有很好的耐腐蚀、耐化学性能；同时经过超倍拉伸后，纤维内部结构变得较为致密规整，因此UHMWPE纤维的结晶度都比较高，纤维具有很好的耐高能辐射性能[4]。

但UHMWPE纤维同时存在尺寸稳定性较差的缺点。当受到恒定外力作用时，纤维很容易在受力方向上发生变形，产生较大的蠕变伸长，从而在很大程度上限制了纤维的应用范围[5]。UHMWPE纤维抗蠕变性能差的根本原因在于纤维的分子链结构属于简单的伸直链，分子间无氢键作用，且范德华力也只有色散力，分子间作用力相对较小，当纤维受到外力作用时，分子间很容易产生滑移。众多的研究人员都在为如何将低蠕变UHMWPE纤维真正实现产业化不懈努力。目前，对UHMWPE纤维的抗蠕变改性主要分为两大类，即物理改性和化学改性。……