微脱粘法研究等离子处理的高模量聚乙烯纤维的粘结性

对等离子处理后的高模量聚乙烯纤维的表面形态、表面官能团和与环氧树脂的粘结性进行了研究。相关参数是平均界面剪切应力和临界嵌入长度。微粘法固有的数据分散是纤维结构和表面缺陷造成的。实验结果表明 ,等离子处理后 ,纤维表面出现了明显的刻痕 ,官能团含量增加 ,界面剪切强度随等离子处理时间而增加。     

PE—UHMW纤维／环氧树脂复合材料研究

对超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)纤维进行了铬酸液相氧化和纳米二氧化硅溶胶表面涂覆的复合化表面处理，并对PE-UHMW纤维／环氧树脂复合材料进行了界面性能研究。结果表明，单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能，但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低，而复合化处理则具有协同效应，可以不降低纤维强度而大幅度提高复合材料的层间剪切强度，是一种有效的表面处理方法。     

硅烷改性PPTA纤维的表面粘结性能研究

采用未干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)溶液对其进行表面改性,分析了改性前后PPTA纤维的表面元素、形貌结构以及力学性能的变化,并通过微脱胶法和激光拉曼光谱法研究了PPTA纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度。结果表明:经VTMS溶液改性后,PPTA纤维表面产生了新的极性官能团,表面粗糙度增加;随着VTMS溶液浓度增大或处理时间增加,PPTA纤维/环氧树脂界面剪切强度逐渐增大,PPTA纤维的力学性能略为降低;较佳改性处理条件为VTMS溶液质量分数6%,处理时间5 min;经VTMS溶液改性处理后,PPTA纤维与树脂间的粘接性能提高,延缓了纤维轴向应力的传递。     

芳纶纤维等离子体接枝改性处理研究

采用等离子体接枝对芳纶纤维表面进行改性处理,采用XPS、浸润性、界面剪切强度对等离子体接枝处理前后的表面组成、复合材料界面粘接性能等进行了研究,结果表明:等离子体接枝处理可以有效地提高芳纶纤维表面的极性官能团,增加与基体树脂-环氧树脂的浸润性,进而提高芳纶/环氧复合材料的界面粘接强度.     

臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

利用X射线光电子能谱(XPS)研究了碳纤维经臭氧(O3)氧化处理后表面元素组成及表面官能团的变化，结果发现，O3表面处理主要增加了碳纤维表面上的羟基或醚基官能团；研究了表面O3氧化处理对复合材料力学性能的影响，结果表明，碳纤维经O3氧化处理后明显改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结，其复合材料的层间剪切强度明显提高。     

阳极氧化及上浆过程中PAN基碳纤维表面形态结构的演变

采用阳极氧化法对PAN基碳纤维的表面进行改性,然后使用上浆剂对纤维表面进行上浆处理。使用扫描电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等分析了处理过程中碳纤维表面形态结构的变化,研究了阳极氧化及上浆处理对碳纤维的拉伸强度及其与环氧树脂间界面剪切强度(IFSS)的影响。结果表明:阳极氧化处理后,碳纤维表面平均粗糙度从48.0 nm增大到90.5 nm,而上浆后碳纤维平均粗糙度下降到32.3nm;经阳极氧化处理后,碳纤维表面碳(C)元素含量降低,氧(O)、氮(N)元素含量增加,—OH基团含量由14.43%增加到39.32%,而上浆后纤维表面—OH基团含量变化不大;在阳极氧化过程中随着氧化程度的提高,碳纤维的拉伸强度逐渐降低,但其IFSS逐渐升高;上浆对碳纤维拉伸强度影响不大,但上浆剂中较高的活性基团使得其IFSS进一步提高。     

表面处理对环氧树脂/PBO纤维界面剪切强度的影响

采用了磺化聚芳酰胺(SPA)和固化剂593分别对PBO纤维进行表面处理,用钢针将配好的环氧树脂基体溶液似微球状滴在固定在试样架上的PBO纤维上,考察了处理前后PBO纤维与环氧树脂界面剪切强度的变化。结果表明,两种表面处理对PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度都有贡献,其中固化剂处理能显著提高界面剪切强度,改变了界面破坏模式,使PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度最高可达19.41 MPa,比未处理时的界面剪切强度提高95%。     

高强聚乙烯纤维增强复合材料界面的研究：多官能团化合物在界？…

本文介绍了用重铬酸钾氧化后的聚乙烯纤维表面上的羧基为反应点，引入多官能团的胺类醇类化合物。用ＦＴＩＲ光谱、官能团定量分析法证明了氧化反应和多官能团化合物在纤维表面的存在。用纤维段在异丙醇水溶液中的沉降百分数证明了纤维表面润湿性的显著改变。同时用这一证明了纤维表面极性的不均匀性。这种表面不均匀性可能是单纤复合法测定界面粘合强度结果分散性较大的原因之一。用微脱法测定了纤维与环氧树脂的界面粘合性，结果证     

芳纶纤维的热氧化处理及对环氧树脂界面黏结的影响

采用红外光谱(FTIR)、热重(TG)、差示扫描量热(DSC)对芳纶纤维在N_2和空气气氛下的热行为进行了研究,并以透射电镜(TEM)、界面剪切强度(IFSS)研究了芳纶纤维的空气热氧化处理及对其环氧树脂界面黏结的影响。结果表明:芳纶纤维在空气条件下,150～200℃温度范围内,仅仅是纤维表层上浆剂的挥发。250℃以上会出现分子链的氧化,同时纤维表层分子链能够重排使得氢键增强。高温过程中芳纶纤维的分子链苯环C—H被氧化成—C—OH、—COOH,从而使纤维表面极性增强。极性的结构有利于与环氧树脂的界面反应,使纤维与环氧树脂间形成40～50 nm的界面层。热处理后,芳纶纤维与环氧树脂微滴间界面剪切强度值增至18.05 MPa,与原丝相比增加了11.9%。同时,高温氧化后的芳纶纤维/环氧树脂界面黏合增强,复合材料的层间剪切强度为76.2 MPa,与原丝相比提高16.16%。     

环氧树脂/多巴胺增强芳纶纤维界面性能

由于芳纶纤维表面光滑且呈现化学惰性,与环氧树脂等基体材料结合后界面性能较差。为此,采用多巴胺在不同时间下对改进型芳纶Ⅲ纤维表面进行改性处理,并研究了对环氧树脂/多巴胺改性芳纶纤维界面性能的影响。对扫描电子显微镜对纤维改性前后表面形貌进行表征,发现纤维改性后表面粗糙度提高,利于与环氧树脂间界面结合。利用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱对纤维改性前后基团和表面元素含量进行表征,改性后纤维表面活性基团增加,极性增强。通过热重分析表明聚多巴胺成功吸附在纤维表面。测量纤维表面接触角,改性后的接触角更小,有利于环氧树脂润湿纤维。采用横向丝束复合材料的拉伸强度表征环氧树脂/芳纶纤维的界面性能。最终确定了多巴胺浓度为2 g/L,在多巴胺溶液中处理4 h为最佳条件,在该条件拉伸强度比为改性前提高了28.06%,拉伸弹性模量提高了14.68%。     

高强聚乙烯纤维增强复合材料界面的研究--多官能团化合物在界面中的化学键合作用

本文介绍了用重铬酸钾氧化后的聚乙烯纤维表面上的羧基为反应点 ,引入多官能团的胺类醇类化合物。用FTIR光谱、官能团定量分析法证明了氧化反应和多官能团化合物在纤维表面的存在。用纤维段在异丙醇水溶液中的沉降百分数证明了纤维表面润湿性的显著改变。同时用这一实验证明了纤维表面极性的不均匀性。这种表面不均匀性可能是单纤复合材料法测定界面粘合强度结果分散性较大的原因之一。用微脱法测定了纤维与环氧树脂的界面粘合性 ,结果证明在纤维表面引入多胺化合物 (胺类环氧固化剂 ) ,可与环氧树脂形成化学键合点 ,从而大大提高界面粘合强度。这是一种设计复合材料界面化学键合结构简便易行的方法     

低温等离子体处理对芳纶/环氧界面性能的影响

在采用低温等离子体对芳纶纤维进行表面处理后，用扫描电镜观察处理前后的纤维表面，测试了纤维的拉伸性能，并用单纤维抽拔法对芳纶纤维／环氧树脂的界面性能做了定量的表征。实验结果表明：经低温等离子体处理后，芳纶纤维表面变得粗糙，拉伸强度随处理时间延长而下降，纤维初始模量和断裂伸长率略有下降，而芳纶／环氧界面的粘结强度有所提高。     

淀粉纳米晶对玻璃纤维的表面改性研究

采用自制的淀粉纳米晶(SNC)对玻璃纤维进行表面处理,增加其与环氧树脂基体的界面剪切强度(IFSS)。研究了处理方式、处理时间、SNC乙醇分散液浓度、热处理温度等工艺参数对SNC在玻璃纤维表面沉积情况的影响,以及对改性玻璃纤维与环氧树脂的界面性能的影响规律。采用扫描电子显微镜、单纤维强力仪对处理前后玻璃纤维进行表征,并采用微脱粘法测试玻璃纤维与环氧树脂的界面粘结情况。结果表明,当重力静置处理时间24 h,SNC乙醇分散液浓度为1 g/100 m L时,SNC在玻璃纤维表面均匀沉积,且能显著提高玻璃纤维与环氧树脂的IFSS,为27.29 MPa,较未处理的纤维增加29.3%。150℃热处理4 h后,X射线光电子能谱结果显示SNC与玻璃纤维形成化学键合,进一步增加纤维与环氧树脂的界面粘结,IFSS值达到32.30 MPa,较未处理的纤维增加53%,且纤维的拉伸强度得到较好的维持。     

低温等离子体对ＰＢＯ纤维表面改性的研究

 为提高ＰＢＯ纤维／环氧树脂复合材料的剪切强度,采用低温等离子体结合涂层技术对聚对苯撑苯并双唑（ＰＢＯ）纤维进行表面改性,分别用ＳＥＭ、ＩＲ对等离子体处理前后纤维表面形态、化学结构进行了表征,通过复合材料层间剪切强度测试,研究不同处理方式对复合材料层间剪切强度的影响。结果表明,等离子体处理后纤维表面粗糙度增加,极性增强。经低温等离子体结合涂层技术处理后,ＰＢＯ纤维／环氧树脂复合材料的层间剪切强度得到显著提高,较未处理样品提高了３９％。     

低温等离子体对PBO纤维表面的改性

采用硅烷偶联剂处理聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维,利用常压射频低温等离子体对PBO纤维进行了表面处理,通过扫描电镜、红外光谱、光学显微镜等研究了处理时间对PBO纤维表面官能团和表面形貌的影响规律,通过单丝拔出实验测定PBO纤维基复合材料的界面剪切强度。结果表明:经过常压射频低温等离子体处理后,PBO纤维的表面形成了大量的极性基团,表面产生明显的凹坑,PBO纤维与树脂的粘接性能提高50%,纤维的拉伸强度下降5%。     

三维编织PE-UHMW纤维增强PMMA复合材料的力学性能研究

采用真空浸渍法制备了三维编织超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW3D)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料，重点研究了该复合材料的力学性能、纤维体积含量对复合材料力学性能的影响以及吸湿前后力学性能的对比。研究表明，PE-UHMW3D/PMMA复合材料具有较好的冲击强度。纤维经表面处理后，其弯曲强度、弯曲模量、横向和纵向剪切强度均有不同程度的提高，冲击强度略有下降。随着纤维体积含量的增加，横向剪切强度增加，纵向剪切和弯曲强度增加到一定程度反而下降。吸湿平衡后的力学性能有所下降。     

铬酸处理的超高分子量聚乙烯纤维粘接性研究

本文采用不同浓度和温度下的铬酸溶液对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理。通过DSC、DMA、X-衍射和SEM分析纤维的结构,测试了纤维接触角、断裂强度和层间剪切强度。实验结果表明,随着处理液酸浓度的增加,纤维表面刻蚀程度增加,层间剪切强度增大,而纤维表面极性不变;处理时间和溶液温度须控制在一个合适的水平。     

热致性液晶聚芳酯纤维表面的化学修饰

采用环氧氯丙烷作为处理试剂,通过傅-克化学反应来修饰热致性液晶聚芳酯(TLCP)纤维的表面,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能电子强力仪、单丝拔出试验(SFP)与扫描电子显微镜(SEM)系统研究了化学修饰对纤维表面的化学结构、纤维力学性能、复合材料的界面剪切强度及纤维的表面形态的影响。研究结果表明:通过傅-克化学反应修饰TLCP纤维的表面,可以有效地提高TLCP单纤维-环氧树脂复合材料的界面剪切强度,相对于未修饰的纤维约提高了52%,表面化学修饰的最佳反应时间为40 min。此外,经修饰的TLCP单纤维表面没有明显的刻蚀或受损现象,且纤维的力学性能不会受到明显影响。傅-克化学反应修饰TLCP纤维可有效提高TLCP纤维-环氧树脂复合材料的界面性能。     

从断裂模式分析CFRP的界面性质

从炭纤维增强树脂基复合材料的剪切断裂模式出发，讨论了炭纤维经瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理后，ＣＦＲＰ的断裂模式与界面性质的关系。证明气液双效法表面处理炭法纤维所制ＣＦＲＰ与空气氧化法表面处理后的ＣＦＲＰ相比不仅增加了ＣＦＲＰ界面粘结强度，其ＩＬＳＳ可能达到了９０－１１０ＭＰａ，而且增加了ＣＦＲＰ的断裂韧性。     

高强力聚乙烯复合材料之界面特性评估

商业化之ＳＰＥＣＴＲＡ纤维因具有高度伸展链之聚乙烯化学结构，故为高强度及高模数之高性能纤维。但此纤维仍有低熔点、潜变及界面性差之缺点，故尚未广泛应用于复合材料上。本研究尝试以化学氧化合聚吡咯（ＰＰｙ）之界面处理，来改善高强力聚乙烯纤维之界面性。并经由界面拉拔试验及表面电位的评估，以建立界面剪断力与表面电位之关连性。实验上将ＳＰＥＣＴＲＡ纤维分别在不同温度条件下，经ＰＰｙ以化学氧化处理，并将经ＰＰｙ