Page 235 - 《水产学报》2026年第3期

3 期 水 产 学 报 50 卷

与样品保持干燥，无残留水分有关 [25-26] 。第二阶 推断紫外辐照导致 UHMWPE 纤维的 C=C 键断裂，
段为温度在 300~530 ℃，所有样品大幅度热分解 从而降低其结节强力 。进一步验证了紫外辐照
[33]
失重，UHMWPE 纤维结构单元间的连接键 (碳 破坏了 UHMWPE 纤维内部微观结构，降低宏观
氢键) 会大量断裂，发生分解，样品质量大幅下 力学性能，是导致所有 UHMWPE 纤维结节强力
降 [27] 。 此 阶 段 ， 普 通 UHMWPE 纤 维 和 低 蠕 变 降低的主要原因 [34-35] 。本实验还发现在紫外辐照

UHMWPE 纤维热分解温度都低于所有规格的中高 后，中高强 UHMWPE 纤维结节强力先上升再下
强 UHMWPE 纤维，表明中高强 UHMWPE纤维的 降，可能是在 7~14 d 的辐照时段内，UHMWPE
热 稳 定 性 高 于 普 通 UHMWPE 纤 维 和 低 蠕 变 纤维的光化学反应和氧化反应较缓慢，分子链断
UHMWPE 纤维；所有中高强 UHMWPE 纤维样品 裂产生部分活跃的小分子链端又沿着原晶粒外缘
[36]
中，1600D 中高强 UHMWPE 纤维的热稳定性较 再次结晶，结晶度的提高使结节强力上升 ；但
好，这主要是因为材料不同聚合度的大分子热分 随 着 辐 照 长 时 间 不 断 延 长 ， 紫 外 辐 照 会 加 剧
解温度存在差异。对比紫外辐照 0~28 d 样品的曲 UHMWPE 纤维大分子链的氧化降解反应，产生的
线，可以看出中高强 UHMWPE 纤维的热稳定性 新基团越来越多，形成自催化效应，氧化降解循
受紫外辐照的影响小于普通 UHMWPE 纤维和低 环机制不断加深，分子链断裂、分子质量降低而
蠕变 UHMWPE 纤维，而紫外辐照会缩小不同线 使拉伸性能下降 ，与石凌飞等 [38] 研究认为随着
[37]
密度中高强 UHMWPE 纤维热稳定性的差异。这 紫外辐照剂量增大，UHMWPE 纤维的拉伸强力下
可能是因为紫外辐照对同种材料结构单元间分子 降，模量先增大后减小趋势相似。
连接键的老化效果相似，与材料的线密度无显著 结节强力是一项绝对性力学指标，其数值大
相关性 [28] 。第三阶段为温度在 530~600 ℃，所有 小取决于材料的种类和粗细度。该项指标可评估
样品重量趋于零，热分解结束。DTG 曲线的峰值 材料在结节状态下的强力保持性能，不同材料或
代表的是聚合物达到最大热分解速率时的温度， 同种材料不同密度规格之间因其基本结构的差异
结合对应的 DTG 曲线可知，中高强 UHMWPE 纤 而表现出不同的结节强力。可通过对比受紫外辐
维 的 最 大 热 分 解 速 率 所 对 应 的 温 度 高 于 普 通 照处理后的结节强力变化，评估其抗紫外老化性
UHMWPE 纤维和低蠕变 UHMWPE 纤维，这与 能，判别出材料质量的优劣、材料的最适密度。
TGA 曲线所示结果一致。所有样品在紫外辐照前 结节强力还用于衡量深远海养殖网箱、远洋拖网、
后曲线均为单峰，且残碳率都趋于零，说明普通 南极磷虾拖网等不同渔具在实际使用中的耐用性
UHMWPE 纤维、低蠕变 UHMWPE 纤维与中高 和可靠性，因此，它也是渔具材料结构设计与筛
[39]
强 UHMWPE 纤维的主要化学键和化学结构变化 选的重要指标之一 。纤维的断裂伸长率是量化
[29]
不大，热分解产物少，极性基团含量少 。UHM- 纤维材料延展性、柔软性和弹性性能的核心力学
WPE 纤维材料的热分解失重特征与结晶结构密切 参数。断裂伸长率越高，材料分子链段的柔韧性
相关，紫外辐照提高了中高强 UHMWPE 纤维的 越好、应力分散越高效、可回复的弹性形变能力
结晶度，这可能是其热稳定性较好的原因之一 [30-31] 。 越强；断裂伸长率越低，材料的综合力学性能越
倾 向 脆 硬 ， 越 容 易 断 裂 [40] 。 通 过 所 有 UHM-
3.4 紫外辐照对 UHMWPE 纤维结节力学性能
WPE 纤维结节强力和断裂伸长率的实验结果，可
的影响
以看出，紫外辐照对普通 UHMWPE 纤维和低蠕
太阳辐射中的紫外辐射是太阳发出的波长为 变 UHMWPE 纤维的影响大于中高强 UHMWPE
10~400 nm 的电磁辐射，按国际标准分为近紫外、 纤维，说明相同线密度的中高强 UHMWPE 纤维
中紫外、远紫外、莱曼阿尔法以及极紫外。紫外 在短期 (28 d) 内的抗紫外老化性能较好；随着紫
辐照约占太阳总辐射量的百分之七，紫外辐射中 外辐照时间的延长，中高强 UHMWPE 纤维与这
的近紫外能与高分子聚合物发生光化学反应，导 两种纤维的力学性能差距缩小；中高强 UHM-
致高分子材料老化 。本次实验结果发现，经过 WPE 纤维的柔软性能和弹性性能较好。同为中高
[32]
紫外辐照后所有 UHMWPE 纤维的结节强力均有 强 UHMWPE 纤维，纤维线密度越大，紫外辐照
所下降，结合红外光谱的实验结果分析，所有样 对结节强力的影响越大，这可能是因为线密度越
品的红外图谱均出现明显的 C=C 键伸缩振动，可 大，纤维的丝束越粗，受紫外照射的面积越大，

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