專(zhuān)利名稱：：一種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到超高分子量聚乙烯纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，具體指一種具有抗蠕變性能的超高分子量聚乙烯纖維混雜織物。
背景技術(shù)：
：超高分子量聚乙烯纖維具有良好的力學(xué)性能，是比強(qiáng)度最高的商業(yè)化纖維；另外它還具有高模量、高能量吸收能力和抗沖擊能力以及耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。但是超高分子量聚乙烯纖維的抗蠕變性能較差，在長(zhǎng)時(shí)間受力條件下易發(fā)生不可逆形變，限制了其在結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料中的使用。這一缺陷主要來(lái)源于聚乙烯自身較低的內(nèi)聚能密度以及纖維成形過(guò)程中生成的結(jié)構(gòu)缺陷，致使在受力狀態(tài)下引起晶區(qū)的滑移或晶體的塑性形變、乃至分子鏈從晶體中的抽出等。此外，由于超高分子量聚乙烯纖維本身是由非極性的亞甲基線性長(zhǎng)鏈分子構(gòu)成，表面呈化學(xué)惰性，在制造復(fù)合材料時(shí)難以與基體樹(shù)脂形成化學(xué)鍵合而導(dǎo)致界面粘合性差；生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)高倍拉伸形成的高度結(jié)晶和高度取向狀態(tài)導(dǎo)致纖維表面異常光滑，更加劇了其界面粘接性差的弱點(diǎn)。此兩項(xiàng)缺點(diǎn)已經(jīng)阻礙了超高分子量聚乙烯纖維在結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。因此提高超高分子量聚乙烯纖維的抗蠕變性能和表面活性成為復(fù)合材料制備過(guò)程中備受關(guān)注的問(wèn)題。目前改善超高分子量聚乙烯纖維性能的主要方法是對(duì)纖維進(jìn)行表面處理。人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了諸如化學(xué)改性、輻照改性、等離子體改性等多種手段，但無(wú)一例外地需要增加復(fù)雜的后處理工序，而且對(duì)纖維內(nèi)部的長(zhǎng)鏈分子及其規(guī)整性有不同程度的損害，使纖維性能有所下降。改善超高分子量聚乙烯纖維性能的另一種方法是將超高分子量聚乙烯纖維與其它纖維進(jìn)行混雜。相對(duì)于超高分子量聚乙烯纖維，一般無(wú)機(jī)纖維，如玻璃纖維、碳纖維和玄武巖纖維等具有良好的抗蠕變性能和粘結(jié)性能，但他們?cè)诒葟?qiáng)度、抗沖擊性能等諸多方面不及超高分子量聚乙烯纖維。將超高分子量聚乙烯纖維與玻璃纖維等無(wú)機(jī)纖維或其它有機(jī)纖維進(jìn)行混雜，所得到的混雜織物可充分保留各組成纖維的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還增加了材料的可設(shè)計(jì)性，達(dá)到單一超高分子量聚乙烯纖維所不能實(shí)現(xiàn)的效果。目前，國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維與其它纖維進(jìn)行混雜的報(bào)道，但多以短纖維共混及連續(xù)纖維交替鋪層混雜為主，還沒(méi)有關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維混雜織物用于改善超高分子量聚乙烯纖維抗蠕變性能和表面活性的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，利用纖維的混雜效應(yīng)，綜合各種纖維各自的優(yōu)點(diǎn)，提供一種可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物及其制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物，其特征在于包括55-95v^的超高分子量聚乙烯纖維和5-45v^的其它纖維所3構(gòu)成的混雜織物，所述的其它纖維可以選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維中的一種或任意組合。所述織物種類(lèi)可為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物或多層多軸向織物；上述多層多軸向織物又可稱為多軸向縫編織物、經(jīng)編織物、直接定向結(jié)構(gòu)織物或無(wú)巻曲織物等。上述抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于將55_95v%的超高分子量聚乙烯纖維與5_45v%的其它纖維進(jìn)行混紡制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種或任意組合?；蛘撸梢詫?5-95v^的超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維進(jìn)行混紡后，再編織成織物制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合?；蛘?，也可以將55-95v^超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維先進(jìn)行混紡，然后再將混紡后的線束編織成混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。還可以將55-95v^的超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維通過(guò)單紡混編成織物制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。較好的，所述混雜織物的混雜方向可以與蠕變發(fā)生的方向或者主承力方向相同。上述方案中，所述混雜織物中超高分子量纖維和其它纖維的體積百分含量可以通過(guò)調(diào)節(jié)各纖維束的粗細(xì)或數(shù)量來(lái)進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物利用纖維的混雜效應(yīng)，綜合各種纖維各自的優(yōu)點(diǎn)，制備成一種可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物，改善了單一超高分子量聚乙烯纖維的抗蠕變性能及其與其它材料的粘結(jié)性能。該織物可應(yīng)用于需長(zhǎng)時(shí)間承受載荷的結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料。具體實(shí)施例方式下列各實(shí)施例中所用原材料性能如表1所示表l:各種纖維性能<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例1用表1中的經(jīng)向玻璃纖維與緯向超高分子量聚乙烯纖維編織成斜紋織物，超高分子量聚乙烯纖維的體積百分含量為75%，玻璃纖維的含量為25%。實(shí)施例2將表1中的超高分子量聚乙烯纖維與玄武巖纖維編織成平紋織物，超高分子量聚乙烯纖維與玄武巖纖維經(jīng)向排列為3232，緯向?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁├w維，超高分子量聚乙烯纖維的體積百分含量為80%，玄武巖纖維的體積百分含量為20%。實(shí)施例3將表1中的超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維編織成平紋織物，超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維的經(jīng)緯排列均為3232。通過(guò)調(diào)節(jié)纖維束的粗細(xì)控制超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維的體積百分含量分別為65%和35%.實(shí)施例4將表1中的超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維進(jìn)行混紡，通過(guò)調(diào)節(jié)超高分子量聚乙烯纖維束與碳纖維束的粗細(xì)及比例，控制混雜纖維束中超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維的體積百分含量分別為90%和10%，得到的混雜纖維束進(jìn)一步編織成平面織物。實(shí)施例5將表1中的超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維進(jìn)行混紡，以該混合紗作為經(jīng)向，以碳纖維為緯向編織成緞紋織物，控制超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維的體積百分含量分別為60%和40%。實(shí)施例6將表1中的超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維和芳綸纖維進(jìn)行混紡，通過(guò)調(diào)節(jié)超高分子量聚乙烯纖維束與碳纖維束及芳綸纖維束的粗細(xì)及比例，控制混雜纖維束中超高分子量聚乙烯纖維碳纖維和芳綸纖維的體積百分含量分別為60%、20%和20%，得到的混雜纖維束進(jìn)一步編織成平面混合織物。對(duì)比例將表1中的超高分子量聚乙烯纖維編織成平紋織物。將上述實(shí)施例中各種織物與環(huán)氧樹(shù)脂制成復(fù)合材料，混雜纖維的體積百分含量為55v^，按實(shí)施例1至6和對(duì)比例依次編號(hào)為1-7。按GB11546-89測(cè)試材料主承力方向蠕變性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)時(shí)溫等效換算，得到各種復(fù)合材料在環(huán)境溫度為251:，70%斷裂載荷時(shí)一年蠕變應(yīng)變?nèi)绫?所示表2:復(fù)合材料蠕變性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>*:測(cè)試方向?yàn)椴ＡЮw維方向，蠕變較小，可忽略。從表2可以看出，超高分子量聚乙烯纖維織物增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料蠕變應(yīng)變較大，而超高分子量聚乙烯纖維混雜織物增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料在主承力方向蠕變性能得到明顯改善，可應(yīng)用于需長(zhǎng)時(shí)間承受載荷的結(jié)構(gòu)件。權(quán)利要求一種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物，其特征在于包括55-95v％的超高分子量聚乙烯纖維和5-45v％的其它纖維所構(gòu)成的混雜織物，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物，其特征在于所述混雜織物的種類(lèi)為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物或多層多軸向織物。3.—種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于將55-95v%的超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維進(jìn)行混紡制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。4.一種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于將55-95v^的超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維進(jìn)行混紡后，再編織成織物制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。5.—種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于將55-95v^超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維先進(jìn)行混紡，然后再將混紡后的線束編織成混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。6.—種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于將55-95v^的超高分子量聚乙烯纖維與5-45v^的其它纖維通過(guò)單紡混編成織物制得混雜織物；其中，所述的其它纖維選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維中的一種、任意兩種或多種的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于所述混雜織物的混雜方向與蠕變發(fā)生的方向或者主承力方向相同。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物的制備方法，其特征在于所述混雜織物中超高分子量纖維和其它纖維的體積百分含量通過(guò)調(diào)節(jié)各纖維束的粗細(xì)或數(shù)量來(lái)進(jìn)行控制。全文摘要本發(fā)明涉及一種抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物及其制備方法。該混雜織物是由超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維等其它有機(jī)或無(wú)機(jī)纖維通過(guò)混紡或單紡混編而成，本發(fā)明利用纖維的混雜效應(yīng)，綜合各種纖維各自的優(yōu)點(diǎn)，制備成一種可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料的抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維混雜織物，改善了單一超高分子量聚乙烯纖維的抗蠕變性能及其與基體材料的粘結(jié)性能，該織物可應(yīng)用于需長(zhǎng)時(shí)間承受載荷的結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料。文檔編號(hào)D03D15/02GK101768809SQ20081016379公開(kāi)日2010年7月7日申請(qǐng)日期2008年12月31日優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日發(fā)明者朱春燕,江艷華,范欣愉,鄧智濤,顧群,顏春申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所