在UHMWPE/碳纤维复合材料的现场聚合和合成
Elena Fedorenko1, Gerrit A Luinstra1
1Institute for Technical and Macromolecular Chemistry, University of Hamburg, Bundesstraße 45, 20146 Hamburg, Germany.
这项研究展示了一种有效的方法,用于制备用碳纤维增强的超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 复合材料,使用 in situ 乙烯聚合. 由此产生的复合材料与用于先进工程应用的传统融复合材料相比,具有优越的机械性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 复合材料由于其优良的机械性能,低重量和多功能性,因此对于先进的工程来说是可取的.
- 碳纤维增强UHMWPE的传统制备方法由于UHMWPE的高粘度而具有挑战性.
研究的目的:
- 开发一种改进的方法来制备碳纤维增强的UHMWPE复合材料.
- 评估通过现场聚合制备的复合材料的机械性能.
- 为了证明这些复合材料在高性能结构应用中的潜力.
主要方法:
- 在聚烯基基碳纤维上进行in situ乙烯聚合.
- 催化剂制备,包括MgCl2生成和直接在纤维表面进行化.
- 由此产生的短碳纤维增强UHMWPE复合材料的压缩成型.
主要成果:
- 复合材料的纤维含量为5%,10%和15%的复合材料已经成功地准备好.
- 与化复合材料相比,现场聚合复合材料 (CF-Pr) 的拉伸强度 (高达50.4 MPa) 和刚度 (3.24 GPa) 显著更高.
- 骨折分析显示,聚合物纤维素有助于提高产量时的压力.
结论:
- 在现场的乙烯聚合为克服复合材料制备中的UHMWPE粘度挑战提供了一条有效的途径.
- 开发的复合材料表现出卓越的机械性能,性能优于化复合制成的复合材料.
- 这些发现凸显了现场聚合UHMWPE复合材料在苛刻的结构应用中的潜力.
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