摘要
本研究探讨了冷却速率对自增强聚乙烯复合材料（PE-SRCs）的影响，重点关注其宏观热性能和机械性能以及微观到亚微米级别的结构变化。与传统纤维增强复合材料（如碳纤维和玻璃纤维增强复合材料）不同，冷却速率对PE-SRCs的影响尚未得到充分研究。实验中使用的PE-SRCs由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）织物和高密度聚乙烯（HDPE）基体制成，冷却速率范围为0.76°C/min至425°C/min。拉伸性能指标（包括模量约9.5 GPa、强度约360 MPa和极限延伸率约6%）并未表现出明显的冷却速率依赖性。然而，热分析显示HDPE基体的熔点从约130°C降至约126.5°C，总结晶度从84%降低到75%。广角X射线散射证实结晶度确实有所下降，但下降幅度较低（67%–59%），这可能是因为热分析方法高估了结晶度。小角X射线散射显示晶胞参数从24.3 nm减小到17.4 nm，这归因于层状结构的变薄和更紧密的堆积，表明晶体生长受到限制且晶核生成速度加快。尽管冷却速率改变了HDPE基体的熔点和晶体结构，但这些变化并未显著影响PE-SRCs的宏观机械性能。这种不敏感性可能与PE/PE界面处的剪切强度较低有关，从而允许在保持机械性能的同时优化制备工艺。
亮点
- 对自增强聚乙烯复合材料进行了多尺度表征。
- 研究了冷却速率（0.8°C/min至425°C/min）对材料性能的影响。
- PE-SRC的拉伸模量和强度对冷却速率不敏感。
- HDPE基体的结晶度和晶胞参数随冷却速率降低而变化。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
作者无需报告任何特殊情况。
