高性能纤维的热降解行为及动力学参数比较

利用TG方法研究3种高性能纤维材料（Zylon（PBO）,Kevlar129和Kermel纤维）在氮气和空气中的热降解过程和动力学参数.实验发现,样品在氮气中的降解特征温度比空气中的高30℃左右,且PBO纤维热降解的特征温度最高,所建立的综合温度指标可有效评价这一特性.同时,利用Freeman-Carroll法研究样品的热降解动力学参数,计算比较3种材料的反应活化能及反应级数,结果与特征温度分析基本一致.     

3种高性能纤维的热学性能

对比研究Kevlar 129、PBO和Kennel等3种高性能纤维热学性能.通过在氮气中的热重分析(TGA),发现PBO有较高的降解温度,初始降解温度为556.5℃,比Kevlar129和Kennel高出了约100℃.根据它们的降解特征温度,选择100,200,300,400℃热处理1.5h,3种高性能纤维的强度和断裂伸长率都发生了下降,模量随温度变化是先增加后降低.PBO总体上显示了较好的力学保持性能.从它们断裂拉伸形貌可以看到各自的皮芯分布,但Kennel没有出现如PBO和Kevlar那样的带状原纤.     

聚亚苯基苯并二唑的热分解行为

用热失重方法分析了聚亚苯基苯并二唑（PBO）纤维在不同气氛中的热分解行为,采用Ozawa法计算了PBO纤维在氮气和空气两种气氛中的热分解活化能.结果表明升温速率对PBO纤维的热分解温度有较大影响;氧气作为热分解反应的引发剂,大大降低了分解反应的活化能;由IR光谱对不同温度裂解产物结构的分析,推测了热氧化降解对PBO纤维分子结构的影响;在不同失重率时几乎相同的热分解活化能,表明无论热分解的气氛如何,PBO纤维的热分解均是一个无规引发的单阶段过程;结合PBO纤维在两种气氛中的热分解机理,解释了分解气氛对残碳率的影响.     

聚亚苯基苯并二(口恶)唑的热分解行为

用热失重方法分析了聚亚苯基苯并二唑(PBO)纤维在不同气氛中的热分解行为,采用O zaw a法计算了PBO纤维在氮气和空气两种气氛中的热分解活化能。结果表明升温速率对PBO纤维的热分解温度有较大影响;氧气作为热分解反应的引发剂,大大降低了分解反应的活化能;由IR光谱对不同温度裂解产物结构的分析,推测了热氧化降解对PBO纤维分子结构的影响;在不同失重率时几乎相同的热分解活化能,表明无论热分解的气氛如何,PBO纤维的热分解均是一个无规引发的单阶段过程;结合PBO纤维在两种气氛中的热分解机理,解释了分解气氛对残碳率的影响。     

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.     

聚酯微细纤维和普通纤维深染性能研究

选用红、黄、蓝3种不同结构的分散染料对聚酯微细纤维及普通纤维的深染性进行了研究,测定了色差参数△E、△L、△C、△H,表面深度K/S值,同时对耐光坚牢度也进行了对比,发现微细纤维的深染性、色泽鲜艳性及耐光坚牢度都较普通纤维差,分析了微细纤维染色性能改变的原因。     

红松木材透明涂饰涂膜耐光性的研究

采用监测表面颜色和光泽压变化的方法，对红松木材醇酸树脂清漆、硝基清漆和聚氨脂清漆涂膜的耐光性进行了研究，结果发现，三种涂料受光后均易发生变色，但三种涂料的耐光性硝基漆最差，聚氨酯漆（PU）居中，醇酸树酯漆最好．建议在使用时添加紫外线吸收剂，提高漆膜的耐光性。     

电子束辐照下单壁碳纳米管的结构不稳定性

利用透射电镜（TEM）原位观察了一端固定一端自由和两端固定的单壁碳纳米管（SWNT（s））在电子束辐照下的结构不稳定性。研究发现,一端固定一端自由的SWNT优先轴向和径向收缩后颈缩,最后形成一个个碳笼紧密相连的收缩结构（“碳笼-碳笼”结构）;两端固定的SWNT仅径向收缩后颈缩,最后形成许多碳笼相连的类似结构。此外,后者在电子束辐照下断开后又会重新粘合起来,表现出很强的表面塑性流变或湿润效应。这些电子束辐照诱导SWNTs非热激活结构不稳定性现象可以用我们最近提出的表面纳米曲率效应和能量束超快诱导软模和点阵失稳进行全新、全面、正确的解释。     

碳气凝胶的微结构控制

探索新型纳米多孔材料碳气凝胶的微结构控制,研究常压条件下纤维增强型碳气凝胶的制备,以及催化剂浓度、质量分数、纤维表面特性、溶胶注入纤维前的老化时间等制备参数对其微结构的影响.通过扫描电镜（SEM）、孔径分布和电阻率测量等测试手段,发现可通过制备参数实现碳气凝胶从纳米到微米量级的控制.     

BGO闪烁晶体的辐照损伤及恢复研究进展

介绍了BGO(Bi4Ge3O12)闪烁晶体的发光原理,简述了国内外某些针对BGO闪烁晶体的辐照实验.分析了晶体受到辐照前后透射率、相对光输出及吸收系数的变化.分析表明:BGO闪烁晶体辐照损伤的主要因素是形成俘获色心,通过退火及光子照射可以使闪烁晶体的性能得到一定的恢复.简要介绍了提高BGO闪烁晶体耐辐照性能的方法,并指出通过掺杂及改变晶体生长方法是提高晶体耐辐照性能最重要的方法.     

Study on PTFE/Kevlar49/PA6 Composites

The mechanical properties and material volume fractions of PTFE/Kevlar49/PA6 composite are studied. The focus of this paper is to get the relationship between the volume fraction of three constituents and the mechanical properties of the composite by doing tensile, hardness and wear test. The effect of the constituent volume fractions was evaluated. Short Kevlar49 fibers reinforced PA6 （Polyamide 6） with PTFE filler were studied in five different combinations. The results of the experiments show that the mechanical properties increase with Keviar fibers increase, then they decrease after the Kevlar fiber volume reaches one number.     

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.     

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。     

PBO纤维表面二氧化钛涂层的构建及其抗紫外光性能研究

为提高聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的抗紫外老化性能,以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为桥梁,在PBO纤维表面构建二氧化钛(TiO2)涂层,并考察了纤维改性前后的表面形貌、界面剪切强度(IFSS)、以及紫外光照射前后的力学性能等变化.研究结果表明,在PBO纤维表面构建二氧化钛涂层后,PBO纤维与树脂的界面剪切强...     

集束PBO纤维增强UHPC性能的研究

钢纤维和PVA纤维是UHPC常用的增强纤维。但是,钢纤维易腐蚀,且容易扎伤人。PVA纤维力学强度不高,限制了其应用。采用集束PBO纤维增强UHPC,考察其流动度、力学强度和收缩性能,并与钢纤维-UHPC、PVA纤维-UHPC进行比较。结果显示集束PBO纤维增强UHPC的综合性能优于PVA纤维增强UHPC,且掺量为2%(体积百分比)时,集束PBO纤维增强UHPC的抗弯性能和收缩性能与钢纤维增强UHPC相当,抗压强度则低20%。     

Mechanical Behavior of Soybean Protein Fibers

In order to understand the relationship between the mechanical property and the effect of bleaching and dyeing to the soybean protein fibers(SPF), four mechanical models are chosen. The tensile and relaxation property of the soybean protein fibers are analyzed. The tensile and relaxation curves are fitted with the suitable model. It shows that the relaxation property of SPF is in accordance with the standard linear solid model. Estimates of the Hookean spring modulus at 8% and at 10% are different, so some structural modifications could be produced by the strain. Bleached fibers show a higher level of relaxation than raw fibers and dyed fibers. Bleaching has a remarkable influence on decreasing tenacity at break for each test modality. Knotted and looped modalities decrease fiber tenacity remarkably in all three samples.     

SiCp/Al复合材料制动盘用树脂基摩擦材料研究

为了选择适合于SiCp／Al复合材料制动盘的树脂基摩擦材料增强纤维，采用MG-2000摩擦磨损试验机研究了钢／钢纤维、Kevlar纤维／钛酸钾晶须以及碳纤维3种增强体系摩擦材料的摩擦磨损性能．结果表明，钢／铜纤维增强摩擦材料具有最高的摩擦因数和适当的磨损率，因此钢／铜纤维适合作为SiCp／Al复合材料制动盘用摩擦材料的增强纤维．摩擦表面的SEM形貌显示，钢／铜纤维摩擦材料的摩擦表面主要由铜纤维涂抹形成的大块不连续的摩擦膜组成；Kevlar纤维／钛酸钾晶须摩擦材料的摩擦膜细密而又连续；碳纤维摩擦材料表面没有形成致密的摩擦膜．     

磁控溅射镀铜芳纶织物的制备及其性能研究

芳纶纤维具有优异的力学性能和加工性能,还具有极好的耐热和耐化学药品性能、尺寸稳定性、耐疲劳性及耐腐蚀性等。磁控溅射镀膜法是一种高效的薄膜沉积工艺,具有装置性能稳定、操作控制方便、无环境污染等优势。采用磁控溅射法在芳纶织物表面镀覆纳米铜薄膜,使纺织品表面金属化。镀铜芳纶织物采用XRD与扫描电镜进行表征,且评价镀铜织物的抗静电性、导电性及拒水性。结果表明,溅射镀膜50 min的镀铜纤维表面致密地沉积纳米铜;XRD图显示铜的结晶存在。溅射镀膜50 min的镀铜芳纶织物接触角高达132.5°,表面电阻为129Ω/sq,抗静电半衰期为0.4 s。表明其具有良好的拒水、导电及抗静电性。     

新一代高技术纤维-PBO纤维

对PBO纤维的合成、纺丝工艺以及结构与性能、应用等进行了系统的论述。