加工温度、压力和纤维体积分数对全可回收单向热塑性聚合物纤维增强聚合物力学和形态行为的影响

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本研究探讨了一类称为热塑性聚合物纤维增强聚合物（PFRPs）的复合材料，也称为自增强复合材料（SRCs）。以单向超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维增强高密度聚乙烯（HDPE）基体的代表性PFRP为研究对象。通过实验系统研究了压缩模塑温度和压力对不同纤维体积分数（Vf）缠绕PFRP的力学和形态行为的影响。结果揭示了热熔融、压力引起的纤维偏转和Vf诱导的结构变化对PFRP形态和拉伸性能的演变规律，这在以往研究中尚未全面报道。PFRP层板的最高比拉伸强度和比模量分别达到600 MPa/(g/cm³)和31 GPa/(g/cm³)，与玻纤增强聚合物（GFRPs、GFRTPs）和芳纶增强聚合物（AFRPs、AFRTPs）相当，且PFRP表现出更优异的延伸性（峰值载荷处比应变≈4%/(g/cm³)）。本研究的主要驱动力在于PFRP的高可回收性——纤维和基体可通过熔融后重新成型制造新的复合材料，最大化材料利用效率。该工艺简化了闭环回收、再制造和重复使用的实施过程，有助于支持复合材料产业的可持续发展。本研究旨在推进热塑性PFRP在各行业应用中的发展潜力。

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