1優(yōu)良的力學(xué)性能
UHMWPE纖維的強(qiáng)度在2.53.8GPa,斷裂伸長在36%之間,與碳纖維玻璃纖維和芳綸相比,纖維的斷裂功大。如果再考慮比重的話,它是一種非常獨(dú)特的纖維,在保持良好性能同時(shí),還能省重量。UHMWPE纖維的密度為0.97g/cm3, 只有芳綸的2/3或高模碳纖維的1/2,而軸向拉伸性能很高。其比拉伸強(qiáng)度是現(xiàn)有高性能纖維中 的,比拉伸模量除高模碳纖維外也是很高的,較芳綸高得多。纖維的強(qiáng)度還可用自由斷裂長度來表述。自由斷裂長度是指纖維受自身重而斷裂的理論長度,自由斷裂長度理論值與纖維品種和纖維特性有關(guān),不同纖維的自由斷裂長度如圖所示。高強(qiáng)高模PE纖維的理論值可達(dá)320km,約為芳綸的二倍。
2優(yōu)良的耐沖擊性能
UHMWPE纖維是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的熱塑性纖維,韌性很好,在塑性變形過程中吸收能量,因此,他的復(fù)合材料在高應(yīng)變率和低溫下仍具有良好的力學(xué)性能,抗沖擊能力比碳纖維、芳綸纖維及一般玻璃纖維復(fù)合材料高。UHMWPE纖維復(fù)合材料的比沖擊總吸收能量Et/p分別是碳、芳綸和E玻璃纖維的1.8、2.6和33倍,其能力比芳綸裝甲結(jié)構(gòu)的能力高2.6倍。UHMWPE纖維的沖擊強(qiáng)度幾乎與尼龍相當(dāng),在高速沖擊下的能量吸收是芳綸(PPTA)纖維、尼龍纖維的兩倍。這種性能非常符合制作材料。
3極好的彎曲性能
超高分子量聚乙烯纖維具有極好的彎曲性能,能不斷裂地形成針織線圈和打結(jié)頭。而玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維的彎曲性能較差。對各種纖維加工性能進(jìn)行比較,超高分子量聚乙烯具有很高的勾結(jié)強(qiáng)度和成環(huán)強(qiáng)度,UHMWPE纖維比芳綸成圈性能更好。
4優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性
于聚乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)簡單,因此耐腐蝕性能極好。用這種纖維制造的產(chǎn)品不會由于和酸、堿、污海水等接觸而損失其強(qiáng)度。UHMWPE纖維具有高度的分子取向和結(jié)晶,具有良好的耐溶劑溶解性能。UHMWPE纖維在多種介質(zhì)中,如水、油、酸和堿等溶液中浸泡半年,強(qiáng)度不受影響。UHMWPE纖維在水中浸泡2年,仍保留原有強(qiáng)度,還可防生物腐蝕。
UHMWPE纖維大分子鏈上不含任何芳香環(huán)、氨基、羥基或其它易受活性試劑攻擊的化學(xué)基團(tuán),結(jié)晶度又高,因此在各種苛性環(huán)境中強(qiáng)度均保持在90%以上,而芳綸在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中下降則很大。
5優(yōu)越的耐磨性能
材料的耐磨性一般隨模量的增大而降低,但對UHMWPE 纖維而言則相反。這是因?yàn)樵摾w維的摩擦系數(shù)低所致,故而其具有很高的耐久性。UHMWPE 纖維繩子的破斷循環(huán)數(shù)n 比芳綸纖維高8 倍,耐磨性和彎曲疲勞也比芳綸纖維高,適合做繩索。由于它的易加工性,在工業(yè)方面有很好的應(yīng)用前景。
6良好的電絕緣性
UHMWPE 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗值低。反射雷達(dá)波很少,對雷達(dá)波的透射率高于玻璃纖維復(fù)合材料。比較不同材料的介電常數(shù)和介電損耗值,其中聚乙烯材料最小,適用于制造各種雷達(dá)罩介電強(qiáng)度約為700kV/mm, 能抑制電弧和火花的轉(zhuǎn)移。
7良好的耐光性能
對各種纖維耐光性進(jìn)行比較, UHMWPE 纖維的耐日曬性是纖維中的,與芳綸纖維相比,UHMWPE纖維的斷裂強(qiáng)度在長時(shí)間光照作用下依然有很高的保持率。芳綸纖維不耐紫外線,使用時(shí)必須避免陽光直接照射,而聚乙烯纖維由于化學(xué)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢,是有機(jī)纖維中耐光性 異的纖維,即使經(jīng)1500 小時(shí)的光照,纖維的強(qiáng)度保持率仍在80%左右,而其他纖維均在50以下。
8熱性能
普通聚乙烯纖維的熔點(diǎn)為134左右,UHMWPE纖維的熔點(diǎn)比其高1020
。所測的熔點(diǎn)值與施加在被測纖維上的張力有關(guān),張力愈大熔點(diǎn)愈高。UHMWPE纖維的 使用溫度為80100。但在稍高溫度短時(shí)間下仍能保持原有性能,這一點(diǎn)對用于復(fù)合材料時(shí)的加工非常重要。纖維力學(xué)性能與使用加工溫度有關(guān),在80溫度下,強(qiáng)度、模量約下降30%,在低溫(-30)下強(qiáng)度和模量隨之升高。熱處理(130,3h)后,強(qiáng)度和模量均為未經(jīng)處理纖維的80%.另外,高強(qiáng)聚乙烯纖維增強(qiáng)塑料的熱傳導(dǎo)率也很高,同鋼一樣高。
9其他性能
UHMWPE纖維在高溫和張力下使用會發(fā)生蠕變。蠕變行為的大小與凍膠紡絲中使用的溶劑種類有關(guān),若使用的溶劑為石蠟油、石蠟,則由于溶劑不易揮發(fā)易殘存于纖維內(nèi),蠕變傾向顯著;而用揮發(fā)性溶劑十氫萘?xí)r,則所得纖維的蠕變性能極大地改善。另外,UHMWPE 纖維質(zhì)輕(特別低的比重),UHMWPE 是世界上 一種密度比1.0 還低的超級纖維,其比重為0.97,比水還輕,這種纖維能浮于水上。UHMWPE 纖維除具有上述性能外,還具有其它優(yōu)!異的物性。
400D主要用于,防切割,防刺。