多聚磷酸/乙酸体系对PBO纤维表面改性的研究

采用多聚磷酸/乙酸体系并结合偶联剂处理方法对PBO纤维表面进行化学改性,采用扫描电镜和液滴形状法对处理前后纤维表面形态结构和纤维表面亲水性进行了表征,通过单丝拔出试验测定了改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度。利用X光电子能谱和热重分析等方法对纤维表面元素组成和热稳定性进行了分析。研究发现,多聚磷酸/乙酸体系偶联剂的方法改性后PBO纤维表面亲水性明显增强,与水的接触角从大于90°下降到42.8,°PBO纤维/环氧树脂的界面剪切强度较未处理样品提高了45%。     

高性能纤维表面改性及其双马树脂基复合材料界面

采用电感耦合射频等离子体(ICP)和介质阻挡放电(DBD)低温等离子体对高性能连续纤维表面进行改性,分别采用X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和动态接触角测定仪(DCA)等分析测试手段系统地研究了等离子体处理时间、放电功率、放电气压等对连续碳纤维、聚苯并二噁唑(PBO)纤维改性处理前后,纤维表面状态、表面组成、表面形貌、浸润性能的变化规律以及经等离子体处理前后纤维增强双马树脂基复合材料界面结构与性能的影响关系及变化规律、复合材料界面粘结和破坏机理.研究结果表明,经过等离子体处理后,纤维表面接枝上了大量的含羧基、羟基等极性官能团,表面粗糙度增加,表面自由能增加,纤维浸润性能得到明显改善,导致纤维与双马树脂基体界面层间剪切强度(ILSS)明显提高,复合材料的破坏模式由未处理的界面脱粘破坏转变为等离子体处理后的树脂基体破坏.最后,对纤维表面时效性及其对纤维增强双马树脂基复合材料界面性能的影响关系也进行了论述.     

高亲水性环氧树脂的制备及对碳纤维的表面处理

在三乙胺催化下,以己二酸和环氧树脂制备了己二酸改性环氧树脂(AAEP),通过考察反应温度等因素对己二酸转化率和AAEP环氧值的影响,得到了AAEP合成的最佳条件.用傅里叶变换红外光谱和核磁共振对AAEP进行了表征.用KOH中和AAEP得到己二酸改性环氧树脂钾盐(AAEPK),测试了AAEPK乳液的性质和AAEPK处理后碳纤维的分散性,并通过场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对碳纤维的表面形貌和基团进行了研究.结果表明,AAEPK具有高亲水性,适用于碳纤维处理剂,当AAEPK的浓度和吸附量分别为1.0%(质量分数)和3.0 mg/g时,处理剂可在纤维表面均匀分布,使得碳纤维在树脂基体中的分散性得到改善.研究了处理剂对碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲和剪切性能的影响,发现处理后碳纤维短丝/环氧树脂复合材料的弯曲强度和碳纤维布/环氧树脂复合材料的层间剪切强度较未处理的试样分别增加了168%和113%,说明AAEPK处理后碳纤维在基体中分散性和黏结性的提高是碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能提高的主要原因.     

邻苯二酚-四乙烯五胺改性超高分子量聚乙烯纤维

应用Cat-TEPA改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,在难黏附的纤维表面形成均匀涂层.采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、示差扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)和静态接触角测试等手段对其结构和性能进行了表征,并通过单丝拔出实验研究改性前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度(IFSS),探索了反应物配比、反应时间对表面性能的影响,并确定最佳改性条件.结果表明Cat-TEPA共沉积改性未影响纤维的结晶和热稳定性,改性后纤维表面浸润性得到改善,且适当增加反应时间和TEPA含量能够提高纤维和树脂之间的IFSS,当Cat-TEPA摩尔比为1:4,反应时间为24 h时效果最佳,与未改性纤维相比,界面剪切强度提升约44%.     

ZnO纳米棒改性超高分子量聚乙烯纤维及其性能研究

采用低温水热法在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面成功制备了致密均匀的ZnO纳米棒阵列,利用纳米棒阵列与树脂形成啮合结构,有效增强了纤维和树脂之间的界面结合强度.采用扫描电镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)等手段对纤维改性前后结构与性能变化进行了分析,并通过单丝拔出实验表征了其与环氧树脂间的界面剪切强度(IFSS);探索了反应时间、前驱液浓度对界面性能的影响.研究结果表明这种改性方法对纤维的本征性能几乎无影响,改性后纤维增重仅5%,而与树脂复合后界面剪切强度提升58%,单丝拨出时破坏发生在纳米棒阵列与纤维之间.进一步,利用该方法对UHMWPE织物进行改性,发现使用单宁酸可提高纳米棒阵列与纤维之间的结合力,使得到的UHMWPE@ZnO和UHMWPE@TA-ZnO织物的防穿刺能力分别提升20%和42%.     

PBO纤维界面粘结性能的研究进展

介绍了PBO(聚对苯撑苯并双噁唑)纤维的结构与性能,并针对该纤维作为复合材料增强体与树脂界面粘结性差的特点,评述了PBO纤维表面改性技术中的化学法、共聚改性、偶联剂处理、等离子处理、电晕处理和辐射处理法的研究进展,并比较了各种方法的改性效果及各自优缺点。     

主链含羟基的芳杂环液晶共聚物聚对苯撑苯并二噁唑的 合成及性能研究

通过在聚合过程中添加少量2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)部分替代对苯二甲酸(TPA)与4,6-二氨基间苯二酚(DAR)盐酸盐进行共聚, 合成了一系列大分子链上含有羟基基团的DHPBO共聚物, 并制得其初生纤维. 利用FTIR、接触角等分析手段对其化学结构和纤维表面性能进行了表征, 通过单丝拔出实验和SEM考察了DHPBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度, 并采用轴向压缩弯曲实验和紫外光加速老化实验评价了羟基基团的引入对提高纤维压缩性能和抗紫外性能的影响. 结果表明, 羟基基团的引入使得DHPBO纤维的表面亲水性、与环氧树脂的界面剪切强度以及纤维的压缩性能和抗紫外性能都有了显著提高.     

超高分子量聚乙烯纤维表面改性的研究进展

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维具有诸多优异性能,因此被广泛应用于纤维增强复合材料(FRP)。但是由于UHMWPE纤维表面光滑且无极性基团,与树脂基体粘接性差,可通过纤维表面改性有效提高FRP的界面强度,进而提升材料性能。本文总结了近几年基于化学处理、等离子体处理、电晕放电和辐射引发表面接枝等方法对UHMWPE纤维表面改性的研究进展,并对改性方法的发展进行了展望。     

连续纤维增强含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮树脂基复合材料的界面

利用射频感性耦合冷等离子体(ICP)处理技术改性连续纤维表面,分别采用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及动态接触角分析(DCA)系统研究了等离子体处理时间、放电气压、放电功率等工艺参数对连续碳纤维、芳纶纤维和对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维的表面化学成分、表面形貌、表面粗糙度及表面自由能的影响.研究结...     

苯并噁嗪改性液体成型环氧树脂的研究

采用具有低固化收缩特性的苯并噁嗪树脂(benzoxazine,BOZ)对液体成型环氧树脂进行改性,以期在不改变液体成型树脂耐热性、工艺性及力学性能的前提下,大幅度降低树脂的固化收缩率.对比研究了不同BOZ含量改性树脂的固化收缩特性、固化反应特性、液体成型工艺性及力学性能.并采用真空辅助树脂浸渗(vacuum assisted resin infusion,VARI)工艺制备了单向碳纤维织物增强复合材料,研究了复合材料的力学性能.结果表明,加入BOZ对液体成型树脂的反应性、工艺性及耐热性影响不大,改性树脂的固化收缩随BOZ含量的提高逐渐减小,其中BOZ质量分数为15 wt%的改性树脂,较未改性树脂的固化收缩减小约80%,拉伸强度提高约19%,冲击强度提高约148%.以此改性树脂作为基体的复合材料相对于未改性树脂复合材料的拉伸强度提高约23%,层间剪切强度提高约9%,具有良好的力学性能和界面结合性能.