UHMPE(초고탄성 폴리에틸렌) 섬유 또는 ECPE(연장사슬 폴리에틸렌 섬유)로도 알려진 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유는 1990년대 초에 등장한 3세대 고강도 고탄성 섬유입니다. 상대분자량은 100만~600만이며, 분자형태는 선형으로 연장된 사슬구조이다. 배향성은 100%에 가깝고, 강도는 오늘날의 섬유 중 가장 높으며, 기계적 성질도 우수합니다. 다른 섬유와의 성능 비교. UHMWPE 섬유는 또한 자외선에 대한 저항성, 화학적 부식, 높은 비에너지 흡수, 낮은 유전 상수, 높은 전자기파 투과율, 낮은 마찰 계수, 뛰어난 충격 및 절단 저항과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 UHMWPE 섬유는 연질 방탄복, 방검 조끼, 경량 방탄 헬멧, 레이더 커버, 현금 운반용 방탄 장갑, 헬리콥터 방탄 장갑, 선박 및 해상 선박 케이블, 경량 고압 용기, 항공 우주 구조용 구조물을 만드는데 이상적인 소재입니다. 부품, 심해풍 및 파도 방지 케이지, 어망, 경주용 보트, 범선, 스키 썰매 등 UHMWPE 섬유의 우수한 성능과 엄청난 응용 가능성으로 인해 UHMWPE 섬유 및 그 복합 재료는 국내외에서 광범위한 주목을 받고 있습니다. 최근 몇 년 동안 국제적으로.
UHMWPE 섬유 강화 복합재료의 축 압축 성능은 상대적으로 낮으며, 처리 후에도 sK66/에폭시 복합 재료의 축 압축 강도는 54.4 MPa에 불과합니다(sK66은 UHMWPE 섬유의 상품명입니다). 샘플이 극한 하중의 70%로 압축되면 소성 변형이 발생하기 시작하고 점차 증가하여 샘플이 파손될 때까지 전단 파손이 발생하지만 계속 열리지는 않습니다. 이러한 재료의 압축 실패의 주요 메커니즘은 압축 시 UHMWPE 섬유의 불안정성과 굽힘 인터페이스의 분리입니다. 또한 UHMWPE 섬유 강화 복합 재료의 굽힘 성능도 매우 낮습니다. 예를 들어 처리된 SK66/에폭시 복합재료의 최고 굽힘강도는 인장강도의 약 1/7인 150MPa에 불과하다. 압축된 부분의 하중 지지 능력이 굽힘 모멘트 하에서 SK66 섬유의 압축 강도를 초과하면 섬유가 불안정해져서 박리로 이어집니다. 인장부분은 섬유와 수지의 박리로 인해 박리됩니다. 층별로 파손되어 궁극적으로 연성 굽힘 파손이 발생합니다. 굽힘 박리는 이러한 유형의 재료의 주요 굽힘 실패 메커니즘입니다. Xian Xingjuan 등은 UHMWPE 섬유 강화 복합 재료의 파괴 인성과 균열 전파를 추가로 연구했습니다. 그들은 샘플에 단면 노치를 갖는 3점 굽힘 하중 방법을 채택했으며 노치 길이(a)와 샘플 폭(w)의 비율은 0.3이었습니다. 파괴균열의 변형 및 확산을 관찰하고 망원현미경을 이용하여 사진을 촬영하였다. 실험에 따르면 LDPE 매트릭스는 에폭시 매트릭스보다 파괴 인성이 높으므로 더 많은 에너지를 흡수할 수 있습니다. LDPE 매트릭스의 굽힘 하중이 임계값에 도달하면 균열 끝은 수동적이 되고 균열의 전단 영역 근처에서 섬유가 분리되어 흰색으로 변합니다. 단방향 UHMWPE 섬유 강화 수지를 사용하는 경우 균열은 샘플의 노치 방향에 수직으로 나타납니다. I자형 UHMWPE 섬유 직교직포를 사용하여 수지강화를 하게 되면 시편의 Notch 상단에 Passivation이 발생할 수 있고, 축적된 소성변형으로 인해 미세균열이 발생되어 응력집중점이 되어 소성파괴가 발생할 수 있다.