单组分水性环氧树脂基超高分子量聚乙烯纤维复合材料的性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20251028.011

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (10): 73-76.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251028.011

单组分水性环氧树脂基超高分子量聚乙烯纤维复合材料的性能研究

沈泉锦, 周苏萌^*, 欧阳少平

浙江科博立新材料有限责任公司,德清 313200

收稿日期:2025-06-06 出版日期:2025-10-28 发布日期:2025-12-02
通讯作者: 周苏萌(1980—),女,博士,研究方向为高性能纤维复合材料,28834134@qq.com。
作者简介:沈泉锦(1986—),男,硕士,研究方向为高性能纤维复合材料。

Performance study of single-component waterborne epoxy resin-based ultra-high molecular weight polyethylene fiber composites

SHEN Quanjin, ZHOU Sumeng^*, OUYANG Shaoping

Zhejiang Compolite Technology Co., Ltd., Deqing 313200, China

Received:2025-06-06 Online:2025-10-28 Published:2025-12-02

摘要/Abstract

摘要： 合成了一种适用于超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维无纬布的单组分水性环氧树脂(Waterborne Epoxy Resin,WER),采用缠绕-复合-热压工艺制备单向正交结构的无纬布及复合材料板材。研究了环氧树脂的耐高低温及老化性能、WER基UHMWPE无纬布在加速老化试验下的储存稳定性、复合材料板材在不同温度下的力学性能及弹道极限V₅₀值。结果表明:环氧树脂具有较好的耐高低温性能,其拉伸剪切强度在80 ℃下还能维持在一个较高的水平,且在低温(-40 ℃)下的性能与在常温状态时相比并无下降;通过加速老化试验模拟和阿伦尼乌斯公式计算得出,环氧树脂在23 ℃环境中约279 d才会出现性能衰减;WER基无纬布具有较好的储存稳定性,能在23 ℃环境中约117 d无性能衰减;通过V₅₀来评价材料在高低温环境中的防弹性能,发现WER基复合材料经过400 h的双85老化后防弹性能几乎没有变化。

关键词: 超高分子量聚乙烯纤维, 单组分水性环氧树脂, 耐高低温, 储存稳定性, 复合材料

Abstract: A one-component waterborne epoxy resin (WER) suitable for ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fiber non-woven fabric was synthesized. Unidirectional (UD) orthogonal non-woven fabric and composite panels were prepared using a winding-composite-hot pressing process. The resin’s resistance to high/low temperatures and aging properties were investigated, along with the storage stability of WER-based UHMWPE non-woven fabrics under accelerated aging tests. The mechanical performance of composite panels at different temperatures and the ballistic limit V₅₀ value were also studied. The results indicate that the epoxy resin exhibits favorable high temperature resistance, the tensile shear strength of WRE resin is maintained at a high level at 80 ℃,and at a low temperature of -40 ℃, the performance does not decrease compared with the normal temperature state. Through accelerated aging simulations and calculations using the Arrhenius equation, the epoxy adhesive demonstrates performance attenuation after approximately 279 days in a 23 ℃ environment. The WER-based non-woven fabric displays excellent storage stability, maintaining stable performance for about 117 days under 23 ℃ conditions. Evaluated through V₅₀ ballistic testing, the ballistic performance of WER matrix composites was almost unchanged after 400 h with testing under double 85 conditions.

Key words: ultra-high molecular weight polyethylene fiber, single-component waterborne epoxy resin, high/low-temperature resistance, storage stability, composites

中图分类号:

TB332

沈泉锦, 周苏萌, 欧阳少平. 单组分水性环氧树脂基超高分子量聚乙烯纤维复合材料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(10): 73-76.

SHEN Quanjin, ZHOU Sumeng, OUYANG Shaoping. Performance study of single-component waterborne epoxy resin-based ultra-high molecular weight polyethylene fiber composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(10): 73-76.

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单组分水性环氧树脂基超高分子量聚乙烯纤维复合材料的性能研究

Performance study of single-component waterborne epoxy resin-based ultra-high molecular weight polyethylene fiber composites

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