PBO纤维表面等离子体接枝改性研究

采用等离子体接枝改性方法对PBO纤维表面进行改性研究，利用AFM分析改性前后纤维表面的形貌变化，测试了改性前后纤维表面浸润性变化，并采用Microbond方法表征了纤维与树脂基体的界面IFSS。结果表明：等离子体接枝后纤维表面引入了活性基团，纤维浸润性改善；在100W、10min接枝条件下IFSS提高了75％。     

氧气DBD等离子体处理PBO纤维表面及其对双马树脂基复合材料界面性能的影响

采用氧气介质阻挡放电(DBD)等离子体处理PBO纤维表面,用以改善PBO纤维与双马来酰亚胺(BMI)树脂之间的界面粘结性能。结果表明,用氧气等离子体处理PBO纤维能大幅度提高PBO/BMI复合材料的层间剪切强度(ILSS)值,最佳处理条件为功率30 W/m³、时间24 s,ILSS值从43.9 MPa提高到62.0 MPa。经过氧气DBD等离子体处理的PBO纤维其表面的氧含量明显提高,氮含量变化不大,甚至在过度处理时降低;官能团-O-C=O基团的含量从0提高到3.16%,-C-O-的含量也明显提高;在氧气DBD等离子体处理后的PBO纤维表面产生大量凹凸不平和沟壑,使纤维表面的粗糙度提高。而表面氧含量的提高和表面形貌与粗糙度的变化,是PBO/BMI复合材料ILSS值提高的重要原因。单丝拉伸实验结果表明,适当的DBD等离子体处理不会对PBO纤维表面产生不良影响,不影响其在复合材料中的作用。     

氩气低温等离子体处理对PBO纤维的表面改性

采用低温等离子体表面处理技术对聚苯撑苯并二口恶唑(PBO)纤维表面进行改性.选用氩气作为处理气氛,研究了气压、功率和处理时间等参数对纤维表面性质的影响.采用FT-IR和SEM等方法对处理前后纤维表面化学结构及形态结构进行了表征,并通过单丝拔出试验测定了改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度(IFSS),对纤维与树脂的界面粘结性进行了初步评价.同时,采用液滴形状法对纤维表面亲水性进行了表征.通过研究发现,经低温氩气等离子处理后,PBO纤维表面亲水性增强,PBO纤维/环氧树脂的IFSS较未处理样品提高了42%.     

PBO纤维表面超声化学处理工艺及作用机理

研究了多聚磷酸无水乙醇溶液和超声波附加作用处理聚对苯撑苯并双口恶唑(PBO)纤维表面的工艺。利用扫描电镜和纤维电子强力仪等评价了表面处理后PBO纤维的表面形貌、拉伸强度以及与环氧树脂的界面结合性能等,探讨了PBO纤维超声化学表面作用机理。结果表明,当多聚磷酸与无水乙醇体积比为1∶1、超声设备功率54W、反应时间4min时,PBO纤维的表面处理均匀,与原丝相比,单丝拉伸强度只降低了5.7%,而单丝拔出强度则提高了67.2%。超声波的空化作用导致溶液中多聚磷酸分子分散均匀性提高、羟基自由基含量增加,以及纤维表面粗糙度提高,是PBO纤维表面处理质量改善的主要原因。     

高性能PBO纤维表面改性及抗紫外光性能研究

采用多聚磷酸(PPA)的乙酸溶液和PPA的乙醇溶液对对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)进行表面改性,研究了PPA对PBO纤维表面改性的影响;采用添加紫外光吸收剂的脂环族环氧树脂涂料对PPA表面改性后的PBO纤维进行涂覆处理,采用环境扫描电镜(SEM)以及力学性能测试等表征手段探讨紫外光吸收剂对PBO纤维抗紫外性能的影响。研究结果表明,PPA溶液对PBO纤维表面的溶胀与刻蚀作用随着溶液中PPA质量分数增加而增加,PBO纤维的拉伸强度随PPA质量分数增加不断减小。PBO纤维经含有紫外光吸收剂UV-328的脂环族环氧树脂的涂料涂覆处理后,UV-328和脂环族环氧树脂的协同作用使PBO纤维的抗紫外光性能有显著的提高,PBO纤维拉伸强度的下降速度随着涂料中UV-328的质量分数的增加而减慢。当脂环族环氧树脂的涂料中UV-328的质量分数为5%时,PBO纤维在400h的加速老化后其拉伸强度保留率可提高至60.3%。     

连续玄武岩纤维冷等离子改性处理性能研究

采用低温等离子体表面改性处理仪对玄武岩纤维等离子改性,对玄武岩纤维改性前后表面形貌SEM、表面浸润性以及回潮率等的变化进行测试、表征分析。结果表明,未处理的玄武岩纤维表面较为光滑,接触角滞后现象不明显,与树脂基体界面粘结效果不理想,回潮率为0.12%。比较处理时间5min、12min,等离子体改性处理15min刻蚀程度最大,表面最粗糙,回潮率增加到0.83%,而接触角差异达到37.57°,与树脂基体界面粘结效果最好。     

用常压空气等离子体对PBO纤维表面接枝改性

用常压空气介质阻挡放电等离子体在PBO纤维表面接枝聚氨酯,研究了上浆剂对接枝反应的影响。对接枝改性后的PBO纤维的XPS分析结果表明,等离子体接枝聚氨酯改性使PBO纤维表面的化学组成发生了很大的变化。与DBD单独处理相比,接枝改性后的PBO纤维出现了更多的羧基,其提高值为64%~189%(不含上浆剂时)、102%~184%(含上浆剂时),为其与其它材料之间的化学键合提供了条件。接枝反应不受上浆剂的影响,等离子体接枝反应破坏了表面PBO分子的噁唑环。通过ATR-FTIR发现,带上浆剂的PBO纤维接枝前后噁唑环的特征峰没有变化,因此在近表面尺度的PBO分子没有破坏的依据;而在不含上浆剂的接枝改性PBO纤维上能检测到噁唑环的破坏,表明上浆剂能阻止等离子体对纤维近表面层的破坏。     

聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备EI北大核心CSCD

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。     

PBO纤维的合成及表面改性研究进展

本文介绍了聚对苯撑苯并双啄唑（PBO）纤维的合成方法和目前常见的PBO纤维的表面改性方法，如化学试剂处理、偶联剂处理、等离子体处理、辐射处理、电晕处理、酶处理等表面改性技术的研究进展。     

聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。     

离子基团对PBO 纤维的表面性能及其界面粘结性能的影响

PBO作为增强纤维存在与环氧树脂基体界面粘结性能差的问题。通过在聚合过程中添加少量5-磺酸钠-间苯二甲酸部分替代对苯二甲酸与4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐进行共聚，合成了大分子链上含有离子基团的SPBO共聚物，并制得SPBO初生纤维。通过接触角测试和XPS研究了纤维的表面性能，通过微脱粘实验和SEM评价了纤维与环氧树脂基体的界面粘结性能。结果表明：与PBO纤维相比，SPBO纤维表面浸润性能提高，表面含氮、氧量均增加，与环氧树脂的界面剪切强度从8．2MPa提高到10．1MPa，提高了23％。     

Hierarchical poly(p-phenylene benzobisoxazole)/graphene oxide reinforcement with multifunctional and biomimic middle layer

A new hierarchical reinforcement developed by coating biomimic polydopamine (PDA) on the surface of poly(p-phenylene benzobisoxazole) (PBO) fibers, which served as a platform for the graphene oxide (GO) grafting, using branched polyethyleneimine (b-PEI) as a bridging agent. The surface morphologies and chemical structures of PBO fibers were characterized for confirming the formation of covalent bond between GO and PBO fibers. The surface roughness (R_a) and wettability of the obtained fibers, denoted as PBO@PDA-PEI-GO, were obviously increased in comparison with those of untreated one. The reinforcement offered a 68.8% enhancement in the interfacial shear strength (IFSS) without degrading the base fiber. The PDA layer on the PBO fiber surface led to improved UV resistance. The hydrothermal aging resistance of PBO/epoxy composite was also greatly improved. This biomimic surface modification approach is facile to prepare, highly efficient to enhance interface, adaptable to all high-performance fibers, and meaningful in multifunctional applications.     

电晕处理对高性能PBO纤维的表面性能及其界面粘接性能的影响

对高性能PBO纤维表面进行了电晕处理,优化了其处理工艺。用XPS,FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化,通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了PBO纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能。结果表明:经电晕处理后,PBO纤维表面含氧量增多,表面浸润性得到改善,单丝拔出的PBO-环氧界面剪切强度(IFSS)提高了25.6 ％,但短梁剪切强度(ILSS)的提高不明显。     

高性能有机纤维单丝复合体系界面粘结性能实验研究

采用单丝复合体系多次断裂法,通过对纤维单丝断点数的统计及其断点形貌的分析,考察了PBO纤维、芳纶Twaron纤维、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)3种高性能有机纤维与韧性环氧基体的界面剪切强度;并对比考察了界面剪切强度与对应复合材料单向板层间剪切强度之间的关系;结合XPS、SEM等手段分析了有机纤维表面物理化学特性对界面剪切强度的影响。结果表明,Twaron/环氧的界面剪切强度高于PBO/环氧,UHMWPE/环氧的界面粘结弱,该方法不能测试;上述体系界面剪切强度与对应的复合材料单向板层间剪切强度变化趋势是一致的;表面化学活性高的纤维对应的界面剪切强度高。     

Atmospheric air plasma treated PBO fibers: Wettability,adhesion and aging behaviors

Poly (p–phenylene-2, 6-benzobisoxazole) (or PBO) fibers were modified by air dielectric barrier discharge plasma (air-DBD) with different treatment time. The wettability of the PBO fibers were enhanced evidently, which was proved by dynamic contact angle analysis (DCAA), the contact angle in water of the fibers treated by air-DBD plasma decreased from 77.52° to 34.05°, while the surface free energy increased from 44.73 mJ/m² to 64.04 mJ/m². The surface morphology changes and variations of chemical components of PBO fibers were detected by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results demonstrated that the fiber surface morphology became rougher and some newly polar groups were introduced onto the fiber surfaces. They contributed to the enhancement of the wettability. Furthermore, the interfacial adhesion between PBO fibers and bismaleimide (BMI) resin was improved obviously, which revealed by the increased ILSS of the PBO/BMI composites. Nevertheless, the ILSS of PBO/BMI composites decreased to 47.0 MPa after PBO fibers were stored in air for 7 days and there were little changes for 7–30 days.     

甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷改性碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能

利用微脱粘法、三点弯曲法、扫描电镜（SEM）、力调制模式原子力显微镜（AFM）和动态力学热分析（DMTA）研究了甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷（Methacryl-POSS）涂层改性前后的碳纤维增强的聚芳基乙炔（PAA）复合材料的界面性能。用Wilhelmy法研究了处理前后的碳纤维与PAA树脂的浸润性。结果表明： POSS涂层处理后的碳纤维表面粗糙度增大,与PAA树脂的浸润性提高;复合材料的界面剪切强度提高了36%,层间剪切强度提高了50%。DMTA图谱表明, POSS涂层改性后,复合材料的玻璃化转变温度提高了12℃,损耗因子降低了53%,表明复合材料的界面粘接性能得到大幅度的改善。     

NiTi纤维表面处理及其树脂基复合材料的界面特性

NiTi纤维表面呈惰性,表面能低,NiTi纤维与树脂间界面粘结性差.为了提高界面性能,采用硅烷偶联剂、表面涂层和低温冷等离子体技术等方法对NiTi纤维表面进行处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面良好的粘结.对复合材料进行界面剪切强度的测定,并利用扫描电镜观察拔脱纤维表面形貌的变化.研究表明:NiTi纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度均有不同程度的改变,其中冷等离子体处理的纤维再经硅烷处理,其复合材料IFSS提高2.94倍,ILSS提高1.45倍,且纤维与树脂粘合较好.