PBO纤维表面等离子改性及界面性能

采用氩气等离子体结合偶联剂技术对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维进行表面改性,用SEM,XPS和液滴形状法对改性前后纤维表面的形态结构、组成和与水的接触角进行表征,通过单丝拔出试验检测改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度.结果表明,PBO纤维经改性后,其表面亲水性和与环氧树脂的界面剪切强度都有了很大的提高.在偶联剂含量为2%(质量分数),氩气等离子处理条件为2m in,30W和50Pa时,PBO纤维与水的接触角从原丝的大于90°下降到54.5;°相应的界面剪切强度比PBO原丝提高了78%,高达10.44MPa,而且改性后PBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度的衰减效应不明显,与水的浸润性也基本不随时间退化.     

可溶性聚酰亚胺涂覆PBO纤维的抗紫外老化性能

设计合成了一种可溶性聚酰亚胺(SPI),考察了其溶解性能和紫外阻隔性能.将SPI涂覆于聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面,并对纤维的力学性能及抗紫外老化性能进行分析,考察了其拉伸强度和特性黏度在紫外老化过程中的变化.研究结果表明,涂覆SPI后PBO纤维力学性能提高,抗紫外老化性能得到明显改善.     

改性聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

分别采用稀土溶液（RES）和偶联剂对聚对苯撑苯并双噁唑（PBO）纤维进行表面改性处理,并评价了改性前后PBO与热塑性聚酰亚胺（TPI）复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能.结果表明,RES和偶联剂都能够提高PBO纤维与TPI基体之间的界面结合性能,从而提高PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能,而且RES改性处理的方法更有效,在相同的试验条件下,经过RES处理的PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能最优.这是由于经RES改性处理后PBO纤维表面O/C的比率较大,表明RES改性处理PBO纤维表面的含氧活性官能团浓度较高,从而有效提高了纤维与树脂基体之间的结合性能.     

偶联剂对PBO纤维/树脂界面粘接性能的影响

研究了5种偶联剂及其中的最佳偶联剂的质量分数对聚苯撑苯并二口亚唑（PBO）纤维/树脂复合材料界面粘接性能的影响，研究结果表明，PBO纤维经偶联剂处理后，与树脂/基体间的相容性和化学反应活性得到改善，从而提高了PBO纤维/树脂复合材料界面的粘接强度，其提高的幅度与偶联剂的极性、化学结构及质量分数无有关，最高可达61.3%。     

PBO纤维的基本性能实验研究

对PBO纤维的拉伸性能、耐热性等物理性能进行了实验测试,并与F-12 和Kevlar-49芳纶纤维进行了对比,对由PBO纤维与环氧树脂基体复合成型的单向纤维增强环形试样,测试了其拉伸强度、弹性模量和层间剪切强度,结果表明：PBO纤维股纱的拉伸强度比F-12和Kevlar-49分别高24.4%和52.8%以上,单向纤维复合材料的拉伸强度分别高约37.2%和92.8%,而热性也高约166℃,但PBO纤维与环氧树脂基体的界面粘结性很差,层间剪切强度仅为23-27MPa。     

NiTi纤维表面处理对其树脂基复合材料 力学性能的影响

为了提高基于NiTi纤维与树脂复合材料的拉伸、冲击、弯曲性能,采用硝酸、硅烷偶联剂、异氰酸酯涂层以及低温等离子体与硅烷偶联剂联合处理等方法对NiTi纤维表面进行处理,增强纤维与树脂间的界面黏结. 研究表明: NiTi纤维经不同方法处理后,其环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.90%～44.74%. 低温等离子体处理的NiTi纤维再经硅烷处理,其环氧树脂复合材料的拉伸性能、冲击性能、弯曲性能分别提高了88.81%, 98.43%和45.55%,且纤维与树脂黏合较好.     

NiTi合金纤维表面处理对树脂基复合材料界面剪切性能的影响

采用表面涂层和低温冷等离子体技术等多种方法对NiTi合金纤维表面进行预处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面很好的粘结,对样品进行界面剪切强度的测定,并用电镜观察纤维表面形貌的变化。实验结果表明:NiTi合金纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度有不同程度的改变,而经过列克纳涂层处理的样品剪切强度有很大的提高,通过电镜的扫描图片可以看到纤维的表面粘有大量的树脂,达到了很好的粘合。     

纳米TiO2溶胶制备及其对PBO纤维抗紫外光老化的影响

制备了特定配比的TiO2溶胶,并把TiO2溶胶应用到PBO纤维表面形成抗老化TiO2涂层;使用紫外灯连续照射PBO纤维,从宏观力学性能和微观结构两个角度研究TiO2涂层对缓解PBO纤维紫外老化速度的作用。     

PBO液晶离聚物的合成及性能

以对二甲苯为原料合成了2-磺酸钾-对苯二甲酸(STPA),并对其结构进行了表征;再以STPA、对苯二甲酸(TPA)和4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)进行溶液缩聚,制备了不同摩尔分数离子基团的聚苯撑苯并二噁唑(PBO)液晶离聚物(PSPBO),通过液晶纺丝工艺纺制了PSPBO纤维.STPA的引入会使聚合物的特性粘数降低,但STPA摩尔分数达5%时其特性黏度仍高达18.69 dL/g. PSPBO/PPA处于向列相液晶态并可观察到条带织构;PSPBO具有优良的热稳定性,氮气中热分解温度可达700℃以上;PSPBO-1.5(含1.5%摩尔分数STPA)纤维的拉伸强度达到了3.31GPa,其对水和乙醇的浸润角分别为63.7°和31.3°,小于PBO纤维(分别为71.4°和37.2°),其表面自由能亦由PBO的35.5mJ/m2增加到了40.81 mJ/m2通过引入离子基团可以明显改善PBO的表面性能.     

彩色沥青混合料紫外线老化影响因素的灰色关联分析

使用基质沥青制备空隙率分别为20%,23%,25%的大空隙母体马歇尔试件,并在母体表面涂上不同二氧化钛掺量改性的彩色乳化沥青.将颜色、空隙率、二氧化钛掺量和紫外线照射时间作为影响因素,将紫外线照射后试件的马歇尔稳定度作为评价指标,采用灰色关联分析理论,对彩色沥青混合料紫外线老化的影响因素进行研究.结果表明:空隙率越大,紫外线对彩色沥青混合料的老化影响越明显;二氧化钛能提高彩色沥青混合料抗紫外线老化性能,当二氧化钛掺量为3.0%时,彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能最佳;4种影响因素按照重要程度排序为紫外线照射时间>二氧化钛掺量>空隙率>颜色,且灰色关联度均大于0.600,表明这4种因素均对彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能有重要影响.     

Adhesion of PBO Fiber in Epoxy Composites

The high mechanical and thermal performance of poly p-phenylene- 2, 6-benzobisoxazole ( PBO ) fiber provides great potential applications as reinforcement fibers for composites. A composite of PBO fiber and epoxy resin has excellent electrical insulation properties, therefore, it is considered to be the best choice for the reinforcement in high magnetic field coils for pulsed magnetic fields up to 100 T.However, poor adhesion between PBO fiber and matrix is found because of the chemically inactive and/or relatively smooth surface of the reinforcement fiber preventing efficient chemical bonding in the interface, which is a challenging issue to improve mechanical properties. Here, we report the surface modification of PBO fibers by ultraviolet (UV)irradiation, O2 and NH3 plasma, as well as acidic treatments. The interfacial adhesion strength values of all the treatments show the similar level as determined for aramid fibers by pull-out tests, a significant impact on fibermatrix-adhesion was not achieved. The surface free energy and roughness are increased for both sized and extracted fibers after plasma treatments together with maleic anhydride grafting. The sized fiber shows marginal improvement in adhesion strength and no change in fiber tensile strength because of the barrier effect of the finish.For the extracted fiber, different surface treatments either show no apparent effect or cause reduction in adhesion strength. Atomic force microscopy (AFM) topography analysis of the fracture surfaces proved adhesive failure at the fiber surface. The fiber surface roughness is increased and more surface flaws are induced, which could result in coarse interface structures when the treated fiber surface has no adequate wetting and functional groups. The adhesion failure is further confirmed by similar adhesion strength and compression shear strength values when the fiber was embedded in various epoxy resins with different temperature behavior. The tensile strength of fiber is sensitive to surface treatment conditions as revealed by a bimodal Weibull statistical distribution analysis. Considerable strength reduction occurred, particularly for cases of acidic and plasma treatments, while UV irradiation shows the better ability to retain fiber strength.     

纳米TiO2改性环氧富锌涂料的防腐性能

将纳米TiO2以机械搅拌的方式加入到环氧富锌涂料中,制备纳米TiO2改性环氧富锌涂料。采用喷涂法将纳米TiO2改性环氧富锌涂料和未改性的环氧富锌涂料分别涂覆到耐候钢电极表面上,在NaCl电解质溶液中测量电化学极化曲线,并通过金相显微镜观察样品湿热试验后的表面形貌。实验结果表明,纳米TiO2的光电转换作用提高了环氧富锌涂层防腐性能,耐候钢表面涂覆纳米TiO2改性环氧富锌涂料后,其自腐蚀电流减小,表面腐蚀程度减轻。     

溶胶-凝胶法Al2O3涂层碳纤维的制备与表征

该文研究了溶胶-凝胶法在碳纤维表面制备氧化铝(Al2O3)涂层时勃姆石溶胶浓度、涂层厚度和材料的层间剪切强度的关系，发现Al2O3涂层的厚度与勃姆石溶胶浓度基本呈线性关系，并且随着溶胶浓度的提高，涂层厚度增加，试样的层间剪切强度表现为先增加后下降的趋势。在勃姆石溶胶的浓度为0．27mol／L左右时，所得Al2O3涂层的厚度约为30nm，环氧基复合材料的层间剪切强度达到最大值。X射线光电子能谱和扫描电子显微镜分析表明，在碳纤维表面形成的Al2O3薄膜均匀、完整。     

Preparation of TiO2 Coated on Fabrics and Their Photocatalytic Reactivity

Nanoscale titanium dioxide functional films were prepared on the surface of the cotton woven fabric and the polyester knitted fabric at room temperature by Radio Frequency （RF） magnetron sputtering process. The surface microstructure and morphology were characterized by scanning electron microscope （SEM） and X-ray diffraction （XRD）. Photocatalytic property of two treated fabrics was tested in solar and ultraviolet （UV） radiation respectively, and their photocatalytic activity was compared. The results showed that the nanoscale titanium dioxide deposited on the surface of the treated fabrics was at different anastasia phase. The treated fabrics have excellent photocatalytic property, and after 30 launderings, the photocatalytic activity still maintained at a high level. Also, it indicated that the photocatalytic activity of the treated fabrics in UV radiation was higher than in solar radiation, but the effect wasn＇t very distinct. And at the same experimental magnetron sputtering parameters, the cotton coated with the nanoscale titanium dioxide showed better performance than the polyester fabric coated with the nanoscale titanium dioxide in terms of the photocatalytic property.     

负载纳米TiO2的纯棉抗菌织物

在室温条件下采用射频磁控溅射方法,在纯棉机织物表面沉积TiO2功能纳米结构层.利用原子力显微镜和X射线衍射仪分别分析其表面形貌和晶态结构,同时对负载纳米TiO2织物的抗菌性和耐洗性进行了初步研究.实验表明,在拟定的溅射工艺条件下,纯棉机织物表面沉积了晶粒较为均匀、粒径较小的锐钛矿型纳米TiO2功能结构层,这一功能层使负载织物呈现出优良的抗菌性能;同时负载织物具有良好的耐洗性,经30次洗涤后,其抗菌性能仍保持在很高的水平.     

不饱和聚酯基玻璃钢的紫外线老化试验

以紫外线灯为光源,对玻璃钢材料进行了紫外线人工加速老化试验,采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)等对老化前后试样进行表征.结果表明:老化后的试样表面出现不均匀裂纹,拉伸强度呈先上升后明显下降趋势.短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成玻璃化温度(tg)及拉伸强度的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成tg和拉伸强度的下降.     

微弧氧化法在多孔钛基体表面制备TiO2涂层及光催化性能研究

 多孔TiO₂是迄今最有效的光催化剂,具有安全、稳定、无二次污染等特点。但多孔TiO₂使用的最大问题是悬浮体系难以回收。将多孔TiO₂固定于载体上,制成负载型光催化反应器是目前主要的研究方向。本文以100μm钛珠为原材料,在真空条件下烧结制备多孔钛,采用微弧氧化(MAO)的方法,以磷酸钠溶液为电解液,在多孔钛基体上制备了TiO₂涂层;并用XRD、SEM和Raman手段对TiO₂涂层进行表征。结果表明,TiO₂涂层的晶型为锐钛矿,形貌呈现典型的微弧氧化多孔结构,孔径尺寸为1—2μm。紫外光照射条件下测量了TiO₂涂层对罗丹明B溶液的降解能力,发现在紫外线照射90min后,罗丹明B的降解率达到80%。     

脉冲频率对钛合金微弧氧化膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜，研究了脉冲频率对膜层组织形貌及膜层／环氧树脂结合强度的影响。用剪切法测试氧化膜与环氧树脂之间的结合强度，通过SEM等研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化。结果表明：陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化脉冲频率的增大而减小。陶瓷膜／环氧树脂的结合强度随脉冲频率的增加先是快速上升，当脉冲频率增加至400Hz时膜层的结合强度达到最高56．9MPa，随后结合强度逐渐下降并趋于平缓。