γ-射线辐照对国产芳纶纤维及其复合材料界面性能的影响

【摘要】：芳纶纤维因其优异的性能得到越来越广泛的应用。但是芳纶纤维表面呈现出的化学惰性,严重影响了其与树脂结合制备复合材料的性能。特别是我国芳纶纤维的研究起步较晚,目前所生产的芳纶模量虽达到世界水平,但其表面更光滑,与树脂浸润性更差,界面结合强度低。本文采用60Coγ-射线辐照方法对国产芳纶纤维进行表面改性,以期提高芳纶/环氧树脂复合材料的界面性能。 采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察辐照前后芳纶纤维的表面形貌,研究发现γ-射线辐照后纤维表面出现许多凸起,纤维表面粗糙度增加,随着辐照剂量的增加,凸起增多,400kGy时达到最大,随后下降。这有利于纤维与树脂的复合,提高纤维与树脂界面结合强度。采用XPS分析辐照前后芳纶纤维表面元素含量变化,发现辐照改性可以使纤维表面极性基团含量增加,达到提高浸润性效果。测试辐照前后芳纶纤维与不同液体的接触角及表面能,结果表明辐照后纤维与液体接触角下降,表面能升高。 采用双参数Weibull分布计算辐照前后芳纶纤维单丝拉伸强度,结果表面,辐照对纤维本体强度损失不大,在接受范围内。采用界面剪切强度(IFSS)表征纤维/环氧单丝复合材料界面性能,结果表明辐照后纤维与环氧树脂结合强度提高。采用层间剪切强度(ILSS)、弯曲强度测试复合材料界面结合强度,结果表明辐照介质为环氧氯丙烷,辐照剂量为400kGy时改性效果最好。