Волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ), также известные как волокна из полиэтилена сверхвысокого модуля (СВМПЭ) или волокна из полиэтилена с удлиненной цепью (ЭКПЭ), представляют собой высокопрочные высокомодульные волокна третьего поколения, появившиеся в начале 1990-х годов. Его относительная молекулярная масса колеблется от 1 до 6 миллионов, а его молекулярная форма представляет собой линейную структуру с вытянутой цепью. Его ориентация близка к 100%, а прочность является самой высокой среди современных волокон при хороших механических свойствах. Сравнение производительности с другими волокнами. Волокна из СВМПЭ также обладают превосходными свойствами, такими как устойчивость к ультрафиолетовому излучению, химической коррозии, высокое удельное поглощение энергии, низкая диэлектрическая проницаемость, высокий коэффициент пропускания электромагнитных волн, низкий коэффициент трения, а также исключительная устойчивость к ударам и резанию. Таким образом, волокно СВМПЭ является идеальным материалом для изготовления мягких бронекостюмов, противоударных жилетов, легких пуленепробиваемых шлемов, радарных прикрытий, противопульной брони для перевозчиков наличных денег, противопульной брони вертолетов, корабельных и океанских кабелей, легких контейнеров высокого давления, авиакосмических конструкций. компоненты, глубоководные, устойчивые к ветру и волнению клетки, рыболовные сети, гоночные лодки, парусники, лыжные сани и т. д. Благодаря отличным характеристикам и огромному потенциалу применения волокон СВМПЭ, волокна СВМПЭ и их композиционные материалы получили широкое внимание как внутри страны, так и на внутреннем рынке. на международном уровне в последние годы.
Характеристики осевого сжатия композитных материалов, армированных волокном СВМПЭ, относительно низкие, и даже после обработки прочность на осевое сжатие композитных материалов SK66/эпоксидной смолы составляет всего 54,4 МПа (sK66 — торговое название волокна СВМПЭ). При сжатии образца до 70% предельной нагрузки начинает возникать и постепенно нарастать пластическая деформация, приводящая к разрушению при сдвиге до тех пор, пока образец не выйдет из строя, но не продолжит раскрываться. Основным механизмом разрушения таких материалов при сжатии является нестабильность волокон СВМПЭ при сжатии и отрыв границы раздела при изгибе. Кроме того, характеристики композитных материалов, армированных волокном СВМПЭ, также очень низкие. Например, максимальная прочность на изгиб обработанного композитного материала SK66/эпоксидная смола составляет всего 150 МПа, что составляет около 1/7 прочности на разрыв. Когда несущая способность сжатой части превышает прочность на сжатие волокон SK66 под действием изгибающего момента, волокна становятся нестабильными, что приводит к расслоению; Растянутая часть расслаивается из-за отделения волокон и смолы. Разрушение слой за слоем, что в конечном итоге приводит к разрушению при пластическом изгибе. Расслоение при изгибе является основным механизмом разрушения этого типа материала при изгибе. Сянь Синцзюань и другие дополнительно изучили вязкость разрушения и распространение трещин в композитных материалах из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, армированных волокном. Был принят метод нагружения трехточечным изгибом с односторонним надрезом на образце, отношение длины надреза (a) к ширине образца (w) составляло 0,3. Деформацию и распространение трещин разрушения наблюдали и фотографировали с помощью телефотомикроскопа. Эксперименты показали, что матрица из ПЭВД имеет более высокую вязкость разрушения, чем эпоксидная матрица, и, следовательно, может поглощать больше энергии. Когда изгибающая нагрузка матрицы ПВД достигает критического значения, вершина трещины становится пассивной, волокна отрываются и белеют вблизи зоны сдвига трещины. Если используется однонаправленная смола из СВМПЭ, армированная волокном, трещины появятся перпендикулярно направлению надреза на образце; При использовании ортогональной тканой ткани из волокон СВМПЭ I-образной формы для усиления смолы может произойти пассивация в верхней части надреза в образце, а накопленная пластическая деформация может вызвать микротрещины, которые становятся точками концентрации напряжений и приводят к разрушению пластика.