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...     

The Surface Properties and Tensile Strength of HSPE Fiber Treated by Controlling Oxidation in Chromic Acid

This work reported on the surface modification of high strength polyethylene(HSPE)fiber by chemical etching in chromic acid.The surface chemistry,the functional group contents, the wetting ability, the surface morphology and the tensile strength of modified fibers were investigated. The results show that, the surface roughness,surface wet properties and active functional group can be introduced on the HSPE fiber surface by this method,which will improve the interface adhesion in the composites, and the decrease of the tensile strength of modified fibers can be controlled.     

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%。     

Enhancement of Adhesive Strength of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Fibers Prepared by Polar Polymer Implantation

A new technique was proposed to enhance the adhesive strength of ultrahigh molecular weight polyethylene （UHMWPE） fibers. Polar polymer was implanted into UHMWE gel fibers during extracting process and can then be trapped on the surface of the fibers after subsequent ultra-drawing. The physical and chemical changes in the fiber structure were examined with scanning electron microscopy （SEM） and Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy. The mechanical and interfacial adhesion properties of UHMWPE fibers were investigated with tensile testing. The results showed that there were polar groups on the smface of pretreated UHMWPE fiber. The interracial shear strength of UHMWPE fibers with epoxy resin was greatly improved without sacrificing the excellent mechanical p~perties of fibers. After pretreated with ethylene/vinyl acetate copolymer （EVA）, the shear strength of the interface between fiber and epoxy resin increased from 1.06 to 2.49 MPa, while the integrated mechanical properties d the pretreated UHMWPE fibers were still optimal.     

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.     

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.     

AN INVESTIGATION ON THE ELECTROLYTIC SURFACE TREATMENT OF CARBON FABRICS

The composites obtained from carbon fibers have poor interlaminar shear strength beacuse ofthe few active polar groups on the carbon fiber surface and the weak bonding between the carbonfiber and the resin matrix. An electrolysis study to increase the surface acidic groups of the carbonfiber was investigated in this paper. Experimental results showed that the surface acidic groups,tensile strength, peeling strength of the carbon fabrics increased under certain electrolytic condi-tions, but the breaking elongations decreased. When the electrolytic conditions were too strong,tensile strength and peeling strength dropped down. Electronic scanning micrographs showed theengraved surfaces of carbon fibers after electrolysis.     

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%。     

超高相对分子质量聚乙烯纤维的表面粘结性能研究

在萃取阶段用表面改性剂溶液对超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）冻胶纤维进行表面处理，然后经过多级热拉伸制得改性纤维。对萃取液进行了紫外吸光度分析，并对改性前后纤维的表面化学结构、力学性能和表面粘结性能进行了比较。结果表明；经表面处理的纤维表面引入许多极性基团，纤维粘结强度随拉伸倍数增加而提高，纤维粘结性能得到较大改善；表面处理对纤维的力学性能影响不大。其中EVA的改性效果最为明显，3级拉伸后纤维的粘结强度提高了100％．     

循环伏安法对PAN基高模碳纤维阳极氧化表面处理的研究

以未表面处理的PAN基高模碳纤维(HMCF)为工作电极,分别用NH4H2PO4、NH4HCO3和KOH为电解质,进行循环伏安多重扫描,以研究HMCF在不同电解质中的电化学反应行为以及电解质的氧化能力。同时采用连续恒流阳极氧化的方法对HMCF进行表面处理,验证循环伏安法得到的结论。通过联碱滴定、SEM等方法表征处理前后纤维表面官能团、表面形貌的变化;处理前后纤维与环氧树脂界面粘接性能的变化通过层间剪切强度(ILSS)表征。循环伏安结果显示:在NH4H2PO4溶液中扫描时氧化反应峰值电流最高,表明纤维表面生成的官能团最多;在KOH溶液中扫描时平台电流最高,表明纤维表面粗糙度提高幅度最大。联碱滴定结果表明NH4H2PO4溶液处理后纤维表面官能团含量提高最多;SEM结果显示KOH溶液处理后纤维表面粗糙度增加最明显;这两点验证了循环伏安多重扫描的结果。用NH4H2PO4、KOH处理后的纤维与环氧树脂ILSS达到75MPa、60MPa,分别提高240%和170%。     

表面改性对三种天然纤维增强聚丙烯复合材料拉伸性能的对比研究

采用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、丙基三甲氧基硅烷(KH-570)以及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)分别对纤维素、木屑和秸秆进行了表面改性处理,并分别制备了三种植物纤维增强聚丙烯复合材料,考察了复合材料的拉伸性能与改性方法、纤维类型及纤维含量的关系。结果表明,复合材料的拉伸强度随着纤维含量提高而降低;MAPP处理较硅烷偶联剂处理的纤维-基体界面粘接性能改善较大,其拉伸强度最大提高了50%,而断裂延伸率和断裂韧性也由于界面结合力提高而明显降低。     

几种高性能芳纶纤维的耐光性评价

利用氙弧灯和碳弧灯分别照射3种高性能芳纶纤维（Kevlar 129,Zylon AS（PBO）和Kermel纤维）,分析它们力学性能的变化.Kevlar 129纤维耐光性最好,Kermel纤维耐光稳定性最差.实验发现,尽管Zylon AS（PBO）纤维初始强力最高,但其耐光性较差,在光照条件下下降剧烈.同时发现碳弧灯下纤维试样的损失比氙弧灯下辐照损失大.通过纤维表观和断裂端形貌观察可清楚看出,这3种高性能纤维都因光辐照损伤,且都有脆性断裂特征.     

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。     

稀土处理对F-12纤维/环氧复合材料拉伸性能的影响

分别采用稀土改性剂（RES）、环氧氯丙烷（ECP）接枝改性方法对F-12芳纶纤维表面进行改性处理,研究这两种表面改性方法对F-12纤维的单丝拉伸强度及其环氧复合材料拉伸性能的影响．探讨了改性剂中稀土元素质量分数对复合材料拉伸性能的影响,并应用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料拉伸试件的断口进行分析．结果表明,RES能很好地提高F-12纤维和环氧基体的界面结合力,从而明显地提高复合材料的拉伸性能,并且对纤维的单丝拉伸强度几乎没有影响．     

VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.     

电泳沉积海藻酸钠/碳纳米管修饰高模碳纤维表面

采用纳米材料增加碳纤维（CF）的表面粗糙度及活性官能团,不仅可以改善CF增强复合材料的界面结合状态,而且不会对CF本体造成损伤,是一种极具发展潜力的新型CF表面改性手段。使用电泳沉积技术（EPD）将碳纳米管（CNTs）沉积在高模CF表面,然后与环氧树脂（EP）复合,制备了单向纤维增强层压板（CF/EP复合材料）。使用万能拉力机测试CF/EP复合材料的层间剪切强度（ILSS）,结果表明,在电压为6 V时制备的CF/EP复合材料的ILSS为58.9 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料（ILSS=52.2 MPa）相比提高了12.8%。同时,通过EPD制备了海藻酸钠与CNTs共沉积修饰的高模CF,海藻酸钠的加入增加了CNTs与CF表面的黏附性及氧含量,提高了纤维表面对树脂基体的浸润性。当CNTs的质量浓度为0.3 mg/mL、海藻酸钠的质量浓度为1 mg/mL、EPD电压为8 V时,所制备的CF/EP复合材料的ILSS可达68.3 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料相比提高了30.8%。     

电泳沉积海藻酸钠/碳纳米管修饰高模碳纤维表面

采用纳米材料增加碳纤维（CF）的表面粗糙度及活性官能团,不仅可以改善CF增强复合材料的界面结合状态,而且不会对CF本体造成损伤,是一种极具发展潜力的新型CF表面改性手段。使用电泳沉积技术（EPD）将碳纳米管（CNTs）沉积在高模CF表面,然后与环氧树脂（EP）复合,制备了单向纤维增强层压板（CF/EP复合材料）。使用万能拉力机测试CF/EP复合材料的层间剪切强度（ILSS）,结果表明,在电压为6 V时制备的CF/EP复合材料的ILSS为58.9 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料（ILSS=52.2 MPa）相比提高了12.8%。同时,通过EPD制备了海藻酸钠与CNTs共沉积修饰的高模CF,海藻酸钠的加入增加了CNTs与CF表面的黏附性及氧含量,提高了纤维表面对树脂基体的浸润性。当CNTs的质量浓度为0.3 mg/mL、海藻酸钠的质量浓度为1 mg/mL、EPD电压为8 V时,所制备的CF/EP复合材料的ILSS可达68.3 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料相比提高了30.8%。     

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。     

环氧复合材料基体与凸端有机短纤维间的界面特性研究

采用单丝拔出试验和动态力学分析研究了环氧树脂基复合材料中基体与凸端的有机短纤维之间的界面特性。两种试验方法均表明：凸端的有机短纤维由于端部变大,可以提高纤维与基体之间的界面粘结强度,也有利于纤维末端界面剪切应力的传递。     

Surface Treatment of UHMWPE Fibers for Adhesion Promotion in Epoxy Polymers

Surface of Ultra-high molecular weight polyethylene （UHMWPE） fiber were treated by chromic acid chemical etching, pyrrole chemical vapour phase deposition and the complex of these two methods, respectively. The change of surface properties and structure of fibers were discussed by Fiour Transform Infrared Spectroscope （FTIR）, Dynamic Mechanical Analysis （DMA） and Scanning Electron Microscope （SEM）. The results show that some new oxygenous groups could be found on surface of UHMWPE fiber after chromic acid chemical etching, which enhanced intemolecular interaction with polypyrrcle. The adhesion of the fiber and resin natrix increased after pyrrole chemical vapour deposition. When chromic acid etching combined with pyrrole chemical vapor deposition, the treated fiber not only has the same properties as original fiber bat also outstanding adhesion to epoxy resin matrix, and its composites have better mechanic properties shear strength）, resulting from intemolecular interaction treated fiber and polypyrrole.