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《北京化工大学》 2008年
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常温常压射频等离子对PBO纤维表面处理

岳淼  
【摘要】: 聚对苯基苯并二噁唑[Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole),简称PBO]纤维是由PBO聚合物经过液晶纺丝技术制得的高性能纤维。在比强度、比模量、耐热性和阻燃性方面的特殊性能而被广泛应用。但因其表面光滑、表面活性低且呈极强的化学惰性,与树脂基体的界面粘接很差,故严重地制约了它在高性能复合材料中的应用。 因此对PBO纤维进行表面改性,提高纤维表面极性,这项关键技术的突破将使PBO纤维增强树脂基复合材料的开发具有重要意义,并且对于航天、航空和国防等高新技术领域复合材料的更新换代产生推动作用。与传统的化学和物理改性方法相比较,常温常压等离子处理的方法由于纤维的表面反应易于控制,对本体损伤较小,对表面极端惰性的高聚物有明显的改性效果,而且适合连续化生产,能够在线配套。 本文主要研究了PBO纤维经常温常压射频等离子表面处理后与环氧树脂的界面剪切强度及粘合力的变化,研究表明: (1)经低温等离子体表面处理PBO纤维在表面引入了极性基团,表面元素组成有较大改善,纤维表面被等离子体刻蚀,与环氧树脂键合、机械锁联。界面剪切强度提高50—80%左右;纤维强度损失很小。 (2)PBO纤维经低温等离子体处理,对界面剪切影响力增大,ILSS提高。 (3)经SEM观察分析,低温等离子体表面处理PBO纤维的破坏首先发生在纤维表层,呈剪切破坏。 (4)处理时间不易过长,过长容易造成对纤维本科的过度刻蚀。 (5)可适当添加表面偶联剂,以进一步控制反应,提高效果。 (6)经等离子处理后纤维的浸润性得到很大的改善,浸润角减小。未处理过的纤维接触角大于100度,氩气和氩氧混合气对纤维处理后的接触角变为86和67.3度。说明常温常压射频等离子体对PBO纤维表面的作用增加了纤维表面的粗糙程度,使接触角减小。 (7)由红外分析结果表明:纤维表面经等离子处理后由于最终残留自由基的作用,与空气接触后会在材料表面形成亲水基团,羟基含量大为提高,润湿性改善,当其与树脂复合时,二者的界面粘结性得到改善,单纤维拔出强度得以提高。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ340.6

【参考文献】
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