The performance of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers for ballistic protection is predicated on the development of a highly aligned molecular structure that allows the polymer to exhibit a superior strength in the axial direction of the fiber. However, even an ideal molecular structure will be subjected to degradation during use, which can reduce the high strength of these fibers, and impact their ability to protect the wearer. In this work, the long term stability of UHMWPE fibers are investigated and the activation energy for this mechanism was calculated to be approximately 140 kJ/mol, in agreement with previous reports. The inclusion of accelerated aging temperatures that encompass the alpha-relaxation temperature introduced physical effects in addition to oxidative degradation that complicate a simple explanation of the changes in properties. Assuming that the shift factors that were used in this analysis are correct, it would take approximately 36 years for the tensile strength of this UHMWPE yarn to fall by 30% at 43 °C. Changes in the oxidation index of this material due to aging are also studied using Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, and no simple correlation between the retained strength and the oxidation index was found

چکیده

عملکرد الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) برای حفاظت بالستیک مبتنی بر توسعه ساختار مولکولی بسیار دقیق است که اجازه می دهد پلیمر استحکام ویژه ای در جهت محوری فیبر از خود نشان دهند. با این حال، حتی یک ساختار مولکولی ایده آل نیز در طول استفاده تخریب میشود، که می تواند مقاومت بالای این الیاف را کاهش دهد، و توانایی آن برای محافظت از پوشنده آن را تحت تاثیر قرار دهد. در این کار، ثبات دراز مدت الیاف UHMWPE مورد بررسی قرار گرفته و انرژی فعال سازی این مکانیسم در حدود 140 کیلوژول / مول محاسبه شد، که در توافق با گزارش های قبلی است. اعمال  دمای شتاب دهنده کهنگی که شامل درجه حرارت آسایش آلفا میباشد، باعث اثرات فیزیکی علاوه بر تخریب اکسایشی است که توضیح تغییرات خواص را پیچیده میسازد. با فرض این که عوامل تغییری که در این تجزیه و تحلیل مورد استفاده قرار گرفت درست باشد، حدود 36 سال طول میکشد تا استحکام کششی این نخ UHMWPE  در دمای 40 درجه سانتیگراد، 30٪ کاهش یابد. تغییرات در شاخص اکسیداسیون این مواد به علت کهنگی نیز با استفاده از تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) مورد مطالعه قرار گرفت، و ارتباط ساده ای بین مقاومت باقی مانده و شاخص اکسیداسیون پیدا نشد.

1-مقدمه

پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) [1-4] یکی از دو نوع الیاف اصلی است که در حال حاضر در زره بالستیک مقاوم استفاده می شود. UHMWPE یک  پلی اولفین با زنجیره بلند با جرم مولی بین 3 میلیون و 5 میلیون است. استحکام کششی آن حدود 40٪ بیشتر از فیبر PPTA گزارش شده است [5] که به علت تبلور بالا و ساختار زیگراگ sp³ بسیار منظم آن است. پلی اتیلن هیچ گروه عاملی ندارد، که موجب مقاومت شیمیایی برتر آن در مقایسه با مواد دیگر میشود [6]. نقص شناخته شده در سال 2003 از جلیقه ضدگلوله بر اساس پلی فیبر (پارا-فنیلن-2و6-بنزوبیس اکسازول)، یا PBO، باعث ارتقا درک کار ما برای ثبات دراز مدت کلاس های دیگر الیاف مورد استفاده در جلیقه ضدگلوله هنگام قرار گرفتن در دمای بالا  شد [7-9].تخریب پلی الفین ها از تجزیه حرارتی هیدروپراکسیدها و پروکسید تولید شده به علت نقص ساختارهای اشباع نشده، و سایر ناخالصی های تولید شده در طول فرآوری آغاز میشود...