胡逸倫,李 志,洪 尉,沈賢婷

(1.上海化工研究院有限公司，上海 200062;2.聚烯烴催化技術(shù)與高性能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062；3.上海市聚烯烴催化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062)

0 前言

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為新一代的工程樹脂[1]，在海洋、航空、航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，得益于UHMWPE極高的相對(duì)分子質(zhì)量，UHMWPE纖維與碳纖維、芳綸纖維成為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的三大高性能纖維。UHMWPE的比強(qiáng)度是迄今已商品化的所有纖維中最高的[2-3]，它是制作軟質(zhì)防彈服、防刺衣、輕質(zhì)防彈頭盔、運(yùn)鈔車防彈裝甲、直升機(jī)防彈裝甲、輕質(zhì)高壓容器、航天航空結(jié)構(gòu)件、漁網(wǎng)、賽艇、帆船、滑雪撬等的理想材料。近年來，UHMWPE纖維在防彈復(fù)合材料、工業(yè)復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展快速，方法也越來越成熟。無(wú)論是荷蘭的帝斯曼(DSM)公司、日本東洋紡織公司,還是我國(guó)的北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司、湖南中泰特種設(shè)備有限責(zé)任公司等，對(duì)產(chǎn)品的研究和開發(fā)的重點(diǎn)一直在提升纖維復(fù)合材料的性能上。

UHMWPE纖維由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，其表面惰性、反應(yīng)活性低、表面能低等性質(zhì)使其與樹脂基體結(jié)合較為困難，界面黏結(jié)性能較差。因此，在提升纖維性能的同時(shí)，使纖維更好地與樹脂基體形成良好的界面結(jié)合，也是近年來研究的熱點(diǎn)問題。關(guān)于聚合物表面改性的研究已經(jīng)持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，針對(duì)不同的聚合物，各類方法也呈現(xiàn)不同的效果與優(yōu)劣，聚合物材料表面的改性方法較多[4-5]，主要通過對(duì)材料表面處理,在材料表面引入極性基團(tuán)，從而改善材料的表面性能，筆者綜述了近年來關(guān)于UHMWPE纖維表面改性的研究情況以實(shí)現(xiàn)更好的界面結(jié)合性能。

1 表面物理改性

1.1 電暈處理

電暈處理[6-7]是一種比較常用的物理處理方法，其原理見圖1。近年來，電暈處理作為UHMWPE纖維的前處理方法也已經(jīng)在工業(yè)上開始應(yīng)用，主要是將清潔處理后的纖維置于電暈處理裝置的兩個(gè)放電電極中間,常壓下加載10～40 kV 高壓，頻率為1 000～4 000 Hz，兩極板附近的氣體會(huì)被強(qiáng)電場(chǎng)局部擊穿形成電暈，產(chǎn)生離子、電子、自由基以及激發(fā)態(tài)的分子基團(tuán)，電暈放電表面處理能夠使得這些離子、自由基、電子和激發(fā)態(tài)的分子轟擊UHMWPE 纖維表面，從而引入活性基團(tuán)。

圖1 電暈放電處理UHMWPE纖維原理圖

戚東濤等[8]對(duì)DyneemaSK-75的UHMWPE纖維進(jìn)行了電暈處理, 并以環(huán)氧樹脂為基體研究了處理后纖維的黏結(jié)性能，隨著處理電壓的提升，單絲拔出強(qiáng)度以及層間剪切強(qiáng)度(ILSS)均提升了2倍以上。

李焱等[9]通過連續(xù)電暈處理對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行了表面改性，紅外圖譜分析結(jié)果表明電暈處理使纖維表面出現(xiàn)了羰基和羥基等極性基團(tuán)。處理后的纖維的界面黏結(jié)性能較未處理的纖維提升了67%，但是高功率的電暈處理會(huì)導(dǎo)致纖維力學(xué)性能下降。

只有嚴(yán)格控制電暈放電處理的操作條件才能獲得上佳的浸潤(rùn)性能與表面黏結(jié)性能，處理強(qiáng)度不足會(huì)造成性能提升不足，處理強(qiáng)度過大會(huì)造成纖維等聚合物材料表面粉化以及離子轟擊造成的過量微孔，從而使得纖維材料力學(xué)性能下降，脆性大大增加，韌性下降。此外，電暈處理最大的劣勢(shì)就是電暈處理后纖維等聚烯烴材料得到大大提升的表面性能會(huì)隨著時(shí)間而劇烈衰減，這就要求處理后的樣品必須立即使用，無(wú)法纏繞封存。

1.2 輝光放電處理

輝光放電處理是將UHMWPE纖維放置于一個(gè)反應(yīng)石英管中，石英管中高能量的射頻會(huì)電離空氣形成等離子體，然后等離子體轟擊纖維材料表面就會(huì)在纖維表面引入極性基團(tuán)。

OOSTEROM R等[10]研究發(fā)現(xiàn)輝光處理作用較快，處理后UHMWPE纖維的表面能提高超過100%, 且輝光放電處理后材料水接觸角大大減小, 單接搭界面剪切強(qiáng)度測(cè)試顯示界面黏結(jié)強(qiáng)度從0.12 MPa提高到0.40 MPa。

1.3 紫外/臭氧(UV/Ozone)處理

UV/Ozone處理即用紫外燈和臭氧對(duì)聚合物材料表面進(jìn)行氧化處理，使得聚合物表面氧化后產(chǎn)生極性基團(tuán)，從而提升聚合物材料的性能(見圖2)。由于UV/Ozone所需處理時(shí)間較長(zhǎng)，紫外光滲入材料主體會(huì)對(duì)材料本身產(chǎn)生斷鏈破壞，材料的力學(xué)性能會(huì)降低。

圖2 UV/Ozone處理裝置示意圖

OOSTEROM R等[10]用UV/Ozone處理聚合物材料后效果有限，所需處理時(shí)間較長(zhǎng)，水接觸角下降甚微，改善效果甚至不如機(jī)械磨損。

WANG L等[11]將UHMWPE纖維先用臭氧處理后，再用紫外光進(jìn)行輻照接枝處理，其與橡膠復(fù)合制備的復(fù)合材料界面黏結(jié)性能提升了79%。

1.4 機(jī)械性磨損與化學(xué)性刻蝕

機(jī)械性磨損主要是使用砂紙對(duì)聚合物材料表面進(jìn)行磨損處理以增加材料接觸表面積即粗糙度。一般認(rèn)為表面粗糙度增加不僅增加了聚合物材料與樹脂基體的接觸面積，同時(shí)還增加了機(jī)械嚙合力；但也有人認(rèn)為，表面粗糙度的增加僅僅增加了聚合物材料表面基團(tuán)與基體材料的接觸機(jī)會(huì)，機(jī)械嚙合力對(duì)黏結(jié)性能[12]的提升并無(wú)重大貢獻(xiàn)。OOSTEROM R等[10]研究發(fā)現(xiàn)，單純的磨損不但沒有減小聚烯烴材料表面的水接觸角，反而使得水接觸角增大。

化學(xué)性刻蝕處理主要利用溶劑溶解非結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)可溶于二甲苯等溶劑，而結(jié)晶區(qū)不溶于二甲苯，經(jīng)二甲苯處理后UHMWPE纖維表面產(chǎn)生刻蝕，形成凸凹不平的表面，增加了纖維和樹脂之間的力學(xué)嚙合以及纖維表面與樹脂基體結(jié)合的接觸面積，提高了纖維與樹脂基體的黏結(jié)強(qiáng)度。齊宏崗等[13]采用不同溫度下的鉻酸溶液UHMWPE板材進(jìn)行表面刻蝕處理，結(jié)果表明:當(dāng)刻蝕溫度為80 ℃、刻蝕時(shí)間為20 min時(shí)刻蝕效果較優(yōu)。

1.5 低溫等離子體處理

低溫等離子體[14]是在低氣壓或常壓下放電產(chǎn)生電離氣體，在電場(chǎng)作用下，氣體中的自由電子從電場(chǎng)獲得能量成為高能量電子，這些高能量電子與氣體中的分子、原子碰撞，如果電子的能量大于分子或原子的激發(fā)能就會(huì)產(chǎn)生激發(fā)分子或激發(fā)原子自由基、離子和具有不同能量的輻射線，低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般都接近或超過C—C鍵及其他碳鍵的鍵能，因此能與導(dǎo)入系統(tǒng)的氣體或材料表面發(fā)生化學(xué)或物理的相互作用,使得聚合物材料表面極性化，從而提升材料的表面性能。低溫等離子體處理裝置圖見圖3。

圖3 低溫等離子體處理裝置圖

田孟琪等[15]用低溫等離子體技術(shù)對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行了表面改性，并表征了纖維成分和表面潤(rùn)濕性。結(jié)果表明：處理后的UHMWPE纖維表面N、O元素含量明顯增多，表面粗糙度和潤(rùn)濕性都有較大的提升，纖維的剝離功達(dá)到了未處理纖維的4.14倍，體現(xiàn)了良好的界面黏結(jié)性能提升效果，但纖維本身的力學(xué)性能也有明顯的下降。

研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)低溫等離子體處理后的UHMWPE纖維活性官能團(tuán)的衰減率比較大,且該處理方法需要較高真空,要求壓強(qiáng)小于40 Pa,設(shè)備昂貴，因此UHMWPE 纖維低溫等離子體處理難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。

1.6 常壓等離子體處理

低溫等離子體處理的操作條件苛刻，工業(yè)前景差，難以連續(xù)化生產(chǎn)，所以常壓等離子體處理得到了很大重視，并取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。常壓等離子體處理技術(shù)節(jié)能且環(huán)保，對(duì)纖維表面處理的均勻性好[16-18]，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)處理。常壓等離子體處理裝置示意圖見圖4。

圖4 常壓等離子體處理裝置

唐久英等[19]利用自行研制的常壓等離子體設(shè)備對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行了表面處理，通過選擇不同的電壓和功率，運(yùn)用Ar、Ar/O2、空氣等多種氣體攜帶或者不攜帶丙烯酸的條件下進(jìn)行放電處理UHMWPE纖維，改性效果良好，在Ar/O2的體積流量之比為100∶1的條件下處理UHMWPE纖維能夠滿足連續(xù)化生產(chǎn)的要求。

姜生等[20]改變低溫常壓Ar等離子體處理?xiàng)l件，考察處理后UHMWPE纖維束強(qiáng)度、UHMWPE纖維束和環(huán)氧樹脂的層間剪切應(yīng)力與各變化因子的關(guān)系曲線，通過比較性能的變化發(fā)現(xiàn)UHMWPE纖維束經(jīng)低溫常壓Ar等離子體處理后，在大氣中放置15 d，UHMWPE纖維束和環(huán)氧樹脂的層間剪切應(yīng)力提高了20%左右，且UHMWPE纖維束強(qiáng)度損傷較小。

JIN X等[22]利用常壓等離子體處理技術(shù)對(duì)UHMWPE纖維表面進(jìn)行了處理，并在處理后的UHMWPE纖維表面涂覆了聚吡咯。處理后的UHMWPE纖維與環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行了復(fù)合，結(jié)果表明:UHMWPE纖維的表面黏附性能提升了8倍，抗壓強(qiáng)度提升了54%。

1.7 離子束處理

離子束處理[23-25]所需離子是通過離子源在真空下產(chǎn)生的，并通過電場(chǎng)加速形成高速離子束。離子束處理主要有兩種，一種是植入式，另一種是金屬離子沉積。植入式離子束處理主要使高速離子束進(jìn)入放置有聚合物的真空處理器中轟擊聚合物表面的原子，并迫使它們離開原來的晶格，從而在材料表面形成大量原子空洞，然后離子植入，代替H原子，并在表面形成極性邊界層，從而改善纖維的界面黏結(jié)性能；金屬離子沉積首先通過離子源將惰性氣體離子化，通過高能電場(chǎng)加速成為高能粒子，然后轟擊處理金屬表面使得金屬原子飛濺，大量飛濺的金屬離子與聚合物材料接觸沉積，形成極性的表面層，處理金屬一般為Al、Ti、Cu等。

CHEN J S等[26]利用離子植入法對(duì)UHMWPE纖維等材料進(jìn)行了表面改性，質(zhì)子彈性反沖法(ERD)顯示UHMWPE纖維等材料處理后形成了失氫表面層，離子被大量植入，X射線光電子能譜(XPS)顯示植入的N原子與UHMWPE分子鏈產(chǎn)生了化學(xué)鍵，形成了交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

離子束處理最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠在低溫下進(jìn)行，不會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生熱破壞，但高能離子束處理效果難以控制，往往會(huì)對(duì)纖維表面產(chǎn)生損壞，同時(shí)還會(huì)發(fā)生不可預(yù)知的反應(yīng)(如離子與纖維表面原子的反應(yīng),以及離子與反應(yīng)容器壁原子的反應(yīng))[27]，在纖維材料表面引入不良離子基團(tuán)。此外,離子束處理設(shè)備昂貴，成本較高，并且相對(duì)于其他方法需要更大的空間，因而工業(yè)化前景較差。

2 表面化學(xué)改性

2.1 化學(xué)試劑浸蝕

濕法氧化處理即液相氧化處理，其常用氧化體系有：HClO3/H2SO4、KMnO4/H2SO4、H2SO4、HNO3、HSO3Cl、CrO3/H2SO4、K2Cr2O2/H2SO4、H2Cr2O7/H2SO4等。

SILVERSTEIN M S等[30]用H2CrO4、KMnO4和H2O2等試劑處理了Spectra-1000纖維,結(jié)果表明:H2CrO4在除去表面的弱界面層、增加表面的粗糙度以增加復(fù)合材料的界面黏結(jié)性能上都具有最好的處理效果。

何洋等[31]采用鉻酸對(duì)UHMWPE纖維進(jìn)行了表面處理，在纖維表面生成了羥基、羰基、羧基等極性基團(tuán)，使纖維的黏結(jié)性能提高60%以上。

MENG L等[32]以鉻酸氧化處理UHMWPE纖維長(zhǎng)絲，使其表面產(chǎn)生羥基，并將處理后的UHMWPE纖維與聚氨酯基體樹脂復(fù)合制備復(fù)合材料。結(jié)果表明：氧化后的UHMWPE纖維與聚氨酯樹脂可形成有效的表面交聯(lián)，從而大大提升了復(fù)合材料的力學(xué)性能。

LI W W等[33]用高錳酸鉀和硝酸混合處理UHMWPE纖維，并表征其纖維性能以及與環(huán)氧樹脂體系復(fù)合性能，結(jié)果表明：氧化處理后，UHMWPE纖維的力學(xué)性能均有所下降，但是復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度卻得到了明顯的提升。

干法氧化處理即氣相氧化處理，常用光氧化和臭氧氧化。干法氧化處理技術(shù)操作簡(jiǎn)單，處理效果顯著，環(huán)境友好性強(qiáng)，特別適用于UHMWPE纖維等聚烯烴材料的表面處理，但是干法氧化處理要求配置與材料尺寸相當(dāng)?shù)墓娘L(fēng)烘箱或類似的加熱設(shè)備，使其應(yīng)用受到一定程度的限制。

濕法氧化處理技術(shù)由于纖維等聚合物材料長(zhǎng)時(shí)間在強(qiáng)氧化性環(huán)境中浸泡,在改善纖維浸潤(rùn)性的同時(shí)導(dǎo)致了纖維力學(xué)性能的較大損失；同時(shí),濕法氧化處理技術(shù)操作繁瑣,對(duì)設(shè)備要求高,廢液的污染嚴(yán)重。干法氧化處理技術(shù)所需設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,易于連續(xù)化生產(chǎn),但是氧化程度難以控制,容易造成氧化程度過深而造成纖維強(qiáng)度大幅下降的現(xiàn)象。總之,氧化處理法要實(shí)現(xiàn)連續(xù)化,需要在操作方法以及設(shè)備方面進(jìn)行一定的改進(jìn)。

2.2 表面光接枝改性

按照聚合物材料表面鏈接枝方式的不同，表面接枝可以分為“grafting from”和“grafting to”兩種方式[34]。

“grafting to”方法依靠物理吸附或者化學(xué)吸附使得表面的官能團(tuán)與接枝鏈的末端官能團(tuán)反應(yīng)，將接枝鏈鍵接在表面。由于大分子鏈之間的體積排斥作用以及隨著接枝鏈分子質(zhì)量的增加使得接枝效率下降，“grafting to”方法的接枝率比較低，接枝密度也小，無(wú)法接枝厚的分子刷。

“grafting from”方法首先將聚合引發(fā)劑(或者是由引發(fā)劑所產(chǎn)生的接枝點(diǎn),如自由基)引入到基材表面，然后在單體和聚合環(huán)境下引發(fā)接枝聚合反應(yīng)，其可以通過很多種表面聚合方法實(shí)現(xiàn)，如陽(yáng)離子聚合、陰離子聚合、自由基聚合接枝方法等。通過“grafting from”方法可以得到密接枝的表面，大大提高表面的接枝量，目前絕大部分的分子刷都是由“grafting from”方法實(shí)現(xiàn)的。

目前比較常用的“grafting from”方法為化學(xué)接枝、輻射接枝、酶催化接枝、等離子體接枝、紫外接枝等[35-36]，各種表面接枝方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。在眾多的表面接枝方法中，紫外接枝因其高效性、環(huán)保型、低成本等優(yōu)勢(shì)而前景較好[37-45]，與其他化學(xué)接枝改性方法相比，紫外接枝改性具有以下突出特點(diǎn)：(1) 接枝鏈與基體分子鏈以化學(xué)鍵相連，可穩(wěn)定、持續(xù)地保持表面接枝改性所獲得的表面性能；(2) 紫外光的穿透力較差，接枝反應(yīng)嚴(yán)格限定在材料表面或亞表面，所需改性試劑量少，表面性能提高的同時(shí)不影響本體性能；(3) 所用光源及設(shè)備成本低，反應(yīng)速度快，易于連續(xù)、規(guī)?；僮?。因此，紫外接枝改性技術(shù)在印刷、包裝、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

表1 各種表面接枝方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

有關(guān)聚合物表面紫外接枝聚合改性的研究始于1957年OSTER G等[46]的工作，但其后相關(guān)的研究報(bào)道較少。直到20世紀(jì)80年代，有關(guān)高分子材料表面性能的研究又重新活躍并受到廣泛重視，逐步發(fā)展了液相、氣相、本體表面紫外接枝聚合方法及連續(xù)操作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了控制/活性表面光接枝聚合等。表面光接枝聚合的應(yīng)用也從最初的簡(jiǎn)單表面改性發(fā)展到表面高性能化、表面功能化及直接接枝成型方法等高新技術(shù)領(lǐng)域。

邱軍等[47]采用一步法紫外接枝在UHMWPE纖維表面接枝了聚丙烯酸，并研究了單體濃度、溶劑種類和纖維混雜等因素對(duì)UHMWPE纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著接枝單體濃度的提升，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨之提升，體現(xiàn)了纖維表面黏結(jié)性能的改善;同時(shí),將改性UHMWPE纖維與芳綸纖維混雜以制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料還有利于材料耐熱性能的提升。

表面光接枝聚合[48]的原理是利用光敏劑或者光引發(fā)劑與材料表面相互作用生成表面活性引發(fā)中心，活性引發(fā)中心再與接枝單體反應(yīng)生成接枝鏈。由于光敏劑主要分為兩種——Norrish I型和NorrishⅡ型，Norrish I型光敏劑主要引發(fā)自由基鏈轉(zhuǎn)移接枝聚合反應(yīng)，NorrishⅡ型芳香酮類光敏劑則主要引發(fā)氫提取接枝聚合反應(yīng)。依據(jù)接枝方式的不同，目前主要的接枝方法可分為含光敏基聚合物輻照分解法、自由基鏈轉(zhuǎn)移法、氫提取反應(yīng)法三種方法。

2.2.1 含光敏基聚合物輻照分解法

對(duì)于一些含光敏基團(tuán)(如羰基)，特別是側(cè)鏈含光敏基的聚合物，當(dāng)紫外光照射其表面時(shí)，會(huì)發(fā)生Norrish I型反應(yīng)，產(chǎn)生表面自由基。這些自由基會(huì)引發(fā)單體的自由基聚合，從而在聚合物表面生成接枝分子刷(見圖5)。

圖5 含光敏基聚合物接枝示意圖

2.2.2 自由基鏈轉(zhuǎn)移法

對(duì)于Norrish I型光敏劑，如安息香類引發(fā)劑,在紫外光照射下發(fā)生均裂，產(chǎn)生兩種自由基。

(1)

在單體濃度很低的情況下，兩種自由基均會(huì)向聚合物表面轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生表面自由基，引發(fā)接枝聚合反應(yīng)：

(2)

(3)

此類引發(fā)體系的特點(diǎn)為光敏劑產(chǎn)生的自由基在向大分子轉(zhuǎn)移生成接枝聚合物的同時(shí)，也能引發(fā)單體聚合反應(yīng),生成均聚物。

(4)

2.2.3 氫提取反應(yīng)法

不同于自由基鏈轉(zhuǎn)移接枝聚合反應(yīng)中所用到的NorrishⅠ型光敏劑，NorrishⅡ型芳香酮類光敏劑則主要引發(fā)氫提取接枝聚合反應(yīng)，當(dāng)其受到紫外光照射后，被激發(fā)到單線態(tài)(s*)，然后又迅速通過系間躍遷到穩(wěn)定的三線態(tài)(T*)。如果有供氫體存在，則發(fā)生光還原反應(yīng)，光敏劑分子的碳基奪取氫而被還原成羥基，氫供體成為烷基自由基，當(dāng)氫供體是聚合物表面的分子鏈時(shí)，就會(huì)形成表面自由基，這些表面自由基與單體反應(yīng)，生成接枝聚合物。

二苯甲酮(BP)作為常用的氫提取型光敏劑，其引發(fā)接枝聚合反應(yīng)的機(jī)理為：

(1) 鏈引發(fā)。BP受紫外光激發(fā)躍遷至激發(fā)s*，經(jīng)系間穿越(ISC)至T*形成具有雙自由基性質(zhì)的易于奪取其他分子上的氫原子，它既能與聚乙烯大分子P反應(yīng)，也能與含烯丙基的交聯(lián)劑T反應(yīng)，分別生成活性的自由基P·和T·。

(5)

(6)

(2) 鏈增長(zhǎng)。活性自由基可以加成到交聯(lián)劑的雙鍵上，并由此產(chǎn)生交聯(lián)劑的聚合：

(7)

(3) 鏈終止。大分子自由基和交聯(lián)劑的自由基之間可以通過偶合或者歧化的方式中止：

(8)

氫提取反應(yīng)法紫外接枝引發(fā)體系的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1) 光還原反應(yīng)可以定量進(jìn)行，一個(gè)BP分子可奪取一個(gè)氫原子產(chǎn)生一個(gè)表面自由基活性中心，容易控制。

(2) 表面自由基的活性遠(yuǎn)高于半頻哪醇自由基，因此接枝效率高。

(3) 由于引發(fā)反應(yīng)起自于光敏劑和—C—H鍵的反應(yīng)，故可適用于所有有機(jī)材料的表面接枝。

3 結(jié)語(yǔ)

UHMWPE纖維作為新一代的工程纖維，其表面性能對(duì)復(fù)合材料的性能至關(guān)重要，因此需要對(duì)UHMWPE纖維表面進(jìn)行改性，筆者綜述了近年來關(guān)于UHMWPE纖維表面改性以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料更好的界面結(jié)合性能的研究情況。

電暈處理和輝光放電處理雖然方法簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化處理，但是改性后效果無(wú)法達(dá)到越來越高的高性能復(fù)合材料的要求，且電暈處理和輝光放電處理后表面黏結(jié)性能衰減嚴(yán)重；低溫等離子體處理是目前最有效的UHMWPE纖維表面改性方法，但是無(wú)論是傳統(tǒng)的物理性低溫等離子體處理還是等離子體接枝處理,其處理成本都較高，且要求超真空的處理?xiàng)l件，不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化處理；化學(xué)性刻蝕的特點(diǎn)在于條件溫和、成本低、方法簡(jiǎn)單，但是環(huán)保性較差，且刻蝕容易對(duì)UHMWPE纖維的本體力學(xué)性能造成影響；離子束處理，如γ輻照處理，成本較高，且高能粒子穿透力較強(qiáng)，容易引起UHMWPE纖維本體性能的損失。表面光接枝改性對(duì)纖維性能影響較小，界面結(jié)合性能提升明顯，且長(zhǎng)久有效，然而進(jìn)一步降低成本，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化處理是研究的關(guān)鍵。