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随着世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的开展，高性能纤维得到了不断开展创新，目前已进入了一个高速开展阶段，其在防弹领域的应用也渐露头角，尤其是超高分子量聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维等高性能纤维在防弹装备方面应用，其前景非常广阔。
用高性能纤维材料制成的防弹材料质轻、柔韧性好、防护效果佳，近年来，各国用高性能纤维材料开发出了各种软式、软硬复合式防弹衣和防弹头盔。
1．4超高分子量聚乙烯纤维(IIlIMWPE)超高分子量聚乙烯纤维也称UHMWPE纤维，是继碳纤维、Kevlar纤维之后的第三代高性能纤维。
1979年由荷兰DSM公司生的Dyneema(迪尼玛)纤维，是世界上第一种超高分子量聚乙烯纤维，此后各国相开发了多种超高分子量聚乙烯，如：美国联合信号公司(AI—lied Signal)Spectra 三井石油化的Tekmilon等。
国内对UHMWPE纤维的研究开发工作，始于20世纪的80 年代初期，经过几十年的研究开发，国内已经形成了多家UHMWPE纤维生产厂家，其中初具规模的代表厂家有：XX大成材料股份公司、XX中泰新材料股份公司、中纺投资同益中特种纤维技术开发XX、南化集团研究院高聚纤维研发中心等。
由于UHMWPE纤维具有低密度、高比模量、高比强度、良好的能量吸收性能等优点，UHMWPE纤维出现后打破了芳纶纤维在防弹材料领域的垄断地位，并有逐渐取代芳纶防弹纤维的趋势，与其他几种高性能纤维相比UHMWPE纤维优异之处及缺点如下。
1．4．1相对密度小目前已商品化的几种UHMWPE纤维，相对密度为0．979／cm3，是所有高性能纤维中密度最小的，是铝的l，3和钢的1／8，是芳纶的2／3，碳纤维的1／2；UHMWPE 纤维复合材料要比芳纶复合材料轻20％，比碳纤维复合材料CERP轻30％。
1．4．2比模量、比强度高UHMWPE纤维具有很高的主链结合强度。
再加上其高度结晶取向，使纤维具有很高的强度和模量。
UHMWPE纤维是目前高性能纤维中比强度最高的纤维，比芳纶高35％，比碳纤维高50％；其比模量也很高(仅低于碳纤维，高于其他纤维)的纤维，是芳纶的2．5倍，而且由于该纤维有常规准静态条件下较高的模量，能造成高的声速传播，从而使得它在防护子弹冲击时的能量吸收和应力波传递优于其它纤维。
UPE性能说明超高分子量聚乙烯纤维(英文全称: Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber, 简称UHMWPE)超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万-400万的聚乙烯。
UHMWPE特点为：极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是耐热性（热变形温度）低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。
UHMWPE流动性差，熔融状态下粘度极高，是呈橡胶状的高粘弹性体，早期仅能用压制和烧结方法成型，目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。
UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门 。
如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结 、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。
造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等；运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。
UHMWPE可做各种机械的零部件，包括食品机械的齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承。
化工中做泵、阀门、档板、滤板。
医疗上，还可用于心脏瓣膜、短形外科零件，人工关节及节育植入体。
体育上做滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件。
UHMWPE可以做高模量纤维，制造防弹衣、飞机座椅、海运、渔业用绳索等。
机械性能高于一般的高密度聚乙烯。
具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性，卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。
使用温度100～110℃。
耐寒性好，可在-269℃下使用。
密度0.935g/cm3，分子量200万的产品，其断裂拉伸强度40MPa，断裂伸长率350％，弯曲弹性模量600MPa，悬臂梁缺口冲击冲不断。
紫外光辐照交联聚乙烯
紫外光辐照交联聚乙烯是一种通过紫外线辐射的方式来改善聚乙烯材料的物理性能的方法。
在该方法中，聚乙烯材料被暴露在高强度的紫外线光束下，从而促进聚合物分子的交联反应。
交联反应将使聚乙烯材料的强度、韧性和耐热性等性能得到显著提高。
紫外光辐照交联聚乙烯具有操作简单、速度快、生产成本低等优点，因此被广泛应用于电气、电子、光电和冶金等领域的材料制备。
此外，这种方法还可以用于制备各种形状和大小的聚乙烯材料，包括高密度、低密度和线性聚乙烯等。
虽然紫外光辐照交联聚乙烯有很多优点，但也存在一些问题。
比如，紫外光辐照过程需要在真空或惰性气体下进行，以减少氧气对聚乙烯的影响。
此外，聚乙烯材料本身的特性也会影响紫外线交联的效果，如材料的厚度、透光性等。
因此，在实际应用中，需要设计和优化实验条件，以满足不同材料类型和要求的需要。
聚乙烯纤维（无纺布）辐射改性及其对金属离子的吸附研究随着经济的快速发展,工业废水的大量排放,土壤和水源中金属离子的积累加剧,使得重金属污染日益严重。
同时,废水中的金属作为一种可再生资源,在矿产资源日益紧缺的背景下,地位日渐突出。
作为一类新型吸附分离功能纤维材料,离子交换纤维在含金属离子工业废水处理中的应用日益受重视。
设计与合成具有吸附能力强、选择性高、易再生、机械强度好、化学稳定性好的高效吸附纤维是目前研究的重点。
本论文主要以废水中具有代表性的金、钯、铀和铬为研究对象,选用超高分子量聚乙烯纤维和聚乙烯无纺布为基材,采用预辐射接枝技术及进一步的化学改性方法,将具有一定离子交换容量的功能基团引入到高分子骨架上,制备了一系列对特定金属离子具有特殊吸附选择性的离子交换材料。
借助FTIR、TG、SEM 和EDS等方法对纤维（无纺布）改性前后的表面化学结构、微观形貌、元素组成等信息进行了比较分析。
采用静态吸附法从单组分和多组分吸附考察了不同吸附温度、溶液pH、初始浓度、接触时间、共存离子对吸附剂的平衡吸附时间、平衡吸附容量、吸附选择性的影响,并采用XPS和同步辐射手段探讨了金属离子吸附过程中复杂的的作用机理。
本论文的研究成果不但丰富和发展了吸附科学与基础理论,而且为水体中金属污染的吸附去除提供了新材料和新技术,主要包括以下几个方面:（1）采用预辐射接枝技术,在超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维上接枝了甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）,然后经过4-氨基-1,2,4-三氮唑（ATZ）改性,制得含氨基的螯合纤维UHMWPE-ATZ。
其在pH=2时对Au（III）的吸附容量达到最大值429.4 mg/g,并具有较高的吸附选择性,可用于混合溶液中Au（III）的吸附分离。
吸附动力学符合准二级动力学模型,化学吸附过程为其可能的决速步骤。
Langmuir吸附等温模型能更好的描述UHMWPE-ATZ纤维对Au（III）的吸附。
改性玻璃纤维填充UHMWPE材料制作及其性能概述第一章绪论1.1.UHMWPE 的性能与应用UHMWPE 是聚乙烯聚合物PE）的一种，是由乙烯加聚而成的高分子化合物，在分子结构中仅含有C、H两种元素，分子量在150 万以上。
聚乙烯是通用合成聚合物中产量最大的品种[1]，种类繁多，应用广泛，UHMWPE作为其中的一种，由于性能优异，且价格低廉，可被广泛应用于工业、农业、包装及日常生活中，正受到越来越广泛的关注，得到越来越深入的研究[2, 3]。
UHMWPE 在微观结构上的特点赋予了其优异的宏观性能，如较平衡的物理力学性能和良好的化学惰性等。
将UHMWPE 的性能与应用简介如：UHMWPE 为粉末状固体，密度为0.936-0.964g/cm3。
密度是讨论PE 聚合物时最常用的描述指标之一，往往通过密度就可以对UHMWPE的物理性能做出大致的判断[4]。
对UHMWPE 而言，密度通常和结晶度密切相关，从某种程度上讲样品的密度也揭示了UHMWPE 的结晶情况。
密度受样品分子量、支链含量以及制备工艺等多个因素的影响。
当其他条件相近时，样品的密度会随着支链含量、分子量以及结晶速率的下降而增加，随取向度的增加而增加[5, 6]。
UHMWPE 具有良好的拉伸力学性能、弯曲性能、冲击性能等机械性能。
拉伸力学性能通常是表征聚合物物理力学性能的首要数据。
UHMWPE 具有比较大的杨氏模量，说明材料具有优异的刚性，不容易发生形变。
屈服应力很高，材料能承受的载荷较大。
断裂拉伸比，即样品在拉伸断裂时的长度与初始长度的比值较小，为3。
断裂应力较小，很大程度上也是由于断裂伸长率较小的原因。
..1.2.UHMWPE 复合材料的成型与加工PE 只有通过加工成型才能获得所需的形状、结构和性能，成为有价值的材料与制品。
PE 主要是通过熔融加工过程成型为各种产品，在加工时要经历一定温度下熔体流动过程。
常用加工成型方法有挤出、注塑、吹塑、热成型、纺丝[12]等，均属于熔融成型过程，因此，必须对PE 进行熔融或溶解使之成为聚合物流体。
超高分子量聚乙烯的改性普通聚乙烯的分子量一般在5—30，而超高分子量聚乙烯可达到100—400万。
[1]其耐磨性、抗冲击性居于现有塑料之冠，自润滑性好，不结垢，在低温时抗冲击强度仍保持较高数值。
[2]在我国，超高分子量聚乙烯制品应用越来越广泛，是我国“九五”计划《优先发展的高新技术产业化重点领域指南》的推广项目。
[3]超高分子量聚乙烯管在2001年被科学技术部国科计字（2000）056号文件列为国家科技成果重点推广计划，属化工类新材料、新产品。
国家计委科技部将超高分子量聚乙烯管材列为当前优先发展的高科技产业重点领域项目。
超高分子量聚乙烯管可用于各行业，如食品加工油脂原料加工、酿酒原料、医药、建材化工、石矿粉、原盐等行业的固体颗粒、粉末的耐磨输送；可以取代钢管和昂贵的合金钢管、不锈钢管，用于各行业的浆体状固液混合物输送，解决输送过程中的管道磨损、腐损和结垢等问题，如煤炭、矿业矿浆输送、水煤浆输送、热电厂粉煤灰输送，江河湖泊疏浚、市政排污疏泥、制盐化工浆体输送等；可用于各行业的流体输送，如：化工行业中各种腐蚀性介质输送、石油行业原油、成品油输送、沿海地区（含有大量含卤空气及海水，对钢管腐蚀严重）、港口管道、海水利用、市政供排水等；可在燃气、天然气、液化气或其它气体的输送中发挥重要作用。
[4]超高分子量聚乙烯以优异的耐磨性、抗冲击性在耐磨管道方面得到越来越多的认可，从2000至今已有十个年头，技术成熟，现阶段正处于市场扩大阶段。
目前生产超高分子量聚乙烯管材的厂家全国有三十几家，主要集中在山东、河南、山西、江苏等地，山东占了一半，最大的一家约有四十条生产线，一般都在十几条生产线。
首家超高分子量聚乙烯管材厂于2000年在济南投产，然后在淄博建厂，均有十几条生产线。
但目前由于各种原因（主要是投资人之间的矛盾）企业已经转行或消失，目前生产能力最大的有以下几家：江苏泰州申视塑料有限公司，山东东方塑料有限公司，山东金达管业，山东迪浩耐磨管道有限公司，山东科力公司，洛阳国润管业。
UHMWPE纤维绳索的纺织工艺和力学性能研究的开
题报告
1.研究背景和意义:
随着近年来工程材料科学的发展以及高技术装备的不断发展，传统的材料已经逐渐无法满足现代工程的需要。
UHMWPE材料是一种具有高强度、高模量、耐磨、耐腐蚀等优良性能的新型材料，已经广泛应用于航空、航天、能源、电子、国防等领域。
而UHMWPE纤维绳索由于其自身的卓越性能，已经成为进行高空、深海、山地、野外探险以及军事应用等活动的理想选择。
2.研究内容
（1）UHMWPE纤维绳索的纺织工艺研究
根据不同的绳索使用条件和要求，探究不同的纺织工艺，如喷织、绳卷织、缠绕织等方法，以实现UHMWPE纤维绳索的高效制造。
（2）UHMWPE纤维绳索的力学性能研究
通过实验，测试UHMWPE纤维绳索的抗拉强度、断裂拉力、弹性模量等力学性能，并对绳索的受力特点进行分析。
3.研究方法
（1）纺织工艺研究
在开展纺织工艺研究的基础上，通过对不同的纺织工艺进行试验和对比，寻找出最佳的制造工艺，以获得UHMWPE纤维绳索的高效生产。
（2）力学性能研究
采用万能试验机对UHMWPE纤维绳索进行拉伸实验及断裂试验，实验数据处理并分析，确定其强度和断裂拉力等性能参数。
4.研究预期结果
（1）研究出最佳的UHMWPE纤维绳索制造工艺，实现高效生产;
（2）获取UHMWPE纤维绳索的抗拉强度、断裂拉力、弹性模量等力学性能参数;
（3）对不同工艺条件下UHMWPE纤维绳索的力学性能进行比较分析，为其应用提供参考。
UHMWPE纤维的辐照交联改性及抗蠕变性能研究超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维具有高强度、高模量、耐磨、耐弯曲、耐化学腐蚀、耐冲击以及良好的可加工性等诸多优异性能,但UHMWPE纤维界面粘结性能差、耐高温性能差以及抗蠕变性能差的三大性能缺陷极大地限制了在复合材料、绳缆绳索等领域的应用。
电子束辐照具有节能环保、操作简单、辐照穿透力强,可在常温下进行等优点,超临界CO<sub>2</sub>流体技术是一种对环境无污染、能源消耗低的环保型加工技术,因此本文将电子束辐照和超临界
CO<sub>2</sub>流体技术相结合对UHMWPE纤维进行辐照交联改性,系统研究了UHMWPE纤维的电子束辐照效应,确定了超临界CO<sub>2</sub>预处理和电子束辐照的最佳工艺条件,并对其蠕变及回复行为进行了研究,进一步探讨了UHMWPE 纤维的电子束辐照交联机理。
研究的主要内容和结果如下:1.对经电子束基本辐照后UHMWPE纤维的结构与性能的变化规律进行了研究。
分析了辐照后UHMWPE纤维的表面性能和微观结构的变化,研究了辐照剂量和剂量率对纤维凝胶含量和力学性能的影响,并对纤维的电子束基本辐照交联机理做了进一步的探讨。
研究结果发现:（1）辐照剂量越高,剂量率越低,纤维的损伤程度越明显;辐照后纤维的红外光谱图上出现了C-O-C、C=O、-OH等新的特征峰;随着辐照剂量的增加,纤维的结晶度下降,熔点降低,熔融焓先上升后下降;不同剂量率辐照后纤维的结晶度、熔点均有所降低。
（2）随着辐照剂量和剂量率的增加,纤维的凝胶含量均先升高后降低,纤维的断裂伸长率均先上升后下降;随着辐照剂量的提高,纤维的断裂强力一直下降,纤维的蠕变率先迅速上升后缓慢下降,而随着剂量率的提高,断裂强力先降低后升高,蠕变率先下降后上升。
（3）不含辐敏剂的UHMWPE纤维的辐照交联是典型的自由基反应机理。
由Charlesby-Pinner方程得出(S+S<sup>1/2</sup>)与1/R之间不成线性关系,由陈-刘-唐方程得出R(S+S<sup>1/2</sup>)与R<sup>1/2</sup>之间呈现类似线性的关系,且方程与实验数据拟合的很好,同时由张-孙-钱方程可知,辐照后纤维的溶胶分数和剂量之间的关系符合陈-刘-唐关系式（β=0.5）,而不符合Charlesby-Pinner关系式（β=1）。
2.研究了UHMWPE与辐敏剂的共混工艺。
将不同分子量的UHMWPE粒料和不同种类及用量的辐敏剂熔融共混后再进行力学样条的注塑成型。
分析了分子量、辐敏剂种类和用量对辐照后共混物凝胶含量、拉伸强度和弯曲强度的影响,选出了合适的辐敏剂种类及用量。
研究结果表明:对凝胶含量、拉伸强度和弯曲强度三者而言,辐敏剂用量是最主要的影响因素,辐敏剂种类是第二位的影响因素,分子量是次要的影响因素,确定选用UHMWPE分子量为400万,辐敏剂选用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）,用量为6%。
3.研究了UHMWPE纤维的超临界CO<sub>2</sub>预处理工艺。
分析了超临界CO<sub>2</sub>预处理压力、温度和时间对TMPTMA渗入率的影响,初步确定了超临界CO<sub>2</sub>预处理工艺条件。
研究了TMPTMA渗入率及UHMWPE纤维凝胶含量和蠕变率随超临界
CO<sub>2</sub>预处理压力、温度和时间的变化规律,进一步优化了预处理工艺条件。
研究结果发现:（1）超临界CO<sub>2</sub>预处理UHMWPE纤维的工艺中,TMPTMA的渗入率受温度的影响最显著,压力的影响次之,影响最小的是时间。
较高的压力、温度和时间能够有效地提高TMPTMA的渗入率,初步确定超临界CO<sub>2</sub>预处理工艺条件为处理压力35MPa,温度90℃,时间60min。
（2）
TMPTMA的渗入率随超临界CO<sub>2</sub>处理压力的增加,处理温度的提高或处理时间的变长而出现增大并逐渐缓和的趋势,辐照后纤维的凝胶含量也有相似的变化规律,而蠕变率则呈现逐渐下降的趋势,最终确定合理的工艺条件为处理压力25MPa,温度为80℃,时间为30min。
4.研究了增效电子束辐照对UHMWPE纤维结构和性能的影响。
分析了不同辐照条件下UHMWPE纤维表面性能和微观结构的变化,研究了不同的辐照气氛下,辐照剂量和剂量率对纤维凝胶含量和力学性能的影响规律,并对UHMWPE纤维的电子束增效辐照交联机理做了进一步的探讨。
结果表明:（1）与空气中辐照后的纤维相比,氮气和真空中辐照后纤维表面的损伤程度减轻,结晶度明显提高,熔点和熔融焓略有升高,说明加入辐敏剂或改变辐照气氛的增效电子束辐照更有利于UHMWPE纤维各项性能的改善。
（2）不同的辐照气氛下,随着剂量和剂量率的增加,加入TMPTMA的UHMWPE纤维辐照后凝胶含量和力学性能的变化规律与基本电子束辐照的变化规律类似;相同的辐照剂量和剂量率下,氮气和真空中的辐照效果明显优于空气中的辐照效果。
（3）含有辐敏剂的增效辐照交联主要是通过大分子链的转移实现的,这一过程的结果是最终形成了大分子-单体聚合物之间的交联网络,这便是TMPTMA对UHMWPE纤维的增效辐照交联机理。
5.研究了不同处理工艺对UHMWPE纤维结构和性能的影响,对纤维的蠕变及回复行为进行了分析。
采用DMA对UHMWPE纤维的蠕变及回复性能进行了测试,选用Burgers模型和Weibull分布模型分别对纤维的蠕变及回复过程进行了拟合分析。
研究结果发现:（1）经过不同处理工艺后UHMWPE纤维的结构和性能出现了不同程度的改变,与未处理的纤维相比,先后经过超临界CO<sub>2</sub>预处理和电子束辐照的纤
维变化最为显著,只经过电子束辐照的纤维也发生了明显的变化,但是仅经过超临界CO<sub>2</sub>预处理的纤维却无明显的变化。
（2）UHMWPE纤维的蠕变及回复过程中,电子束辐照的纤维蠕变率明显降低,增效电子束辐照的纤维蠕变率最小,说明增效电子束辐照更有利于纤维抗蠕变性能的提高。
（3）UHMWPE纤维的蠕变及回复拟合曲线与实测数据拟合的很好,经电子束辐照后纤维的普弹形变比例增加,不可逆形变的比例减小,说明电子束辐照大大提高了纤维的弹性、刚性以及抗永久形变的能力。
