芳纶纤维的磷酸表面处理及其树脂基复合材料界面性能

采取不同浓度的磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理, 并对不同处理条件下芳纶纤维的单丝强度、表面性质及其环氧树脂复合材料的界面性能进行了分析和测试。结果表明: 20 wt %磷酸溶液处理的芳纶纤维, 纤维表面含氧官能团含量最高; 继续提高磷酸溶液的浓度, 含氧官能团含量下降, 纤维表面趋于平整, 单丝强度上升。用20 wt %磷酸溶液处理芳纶纤维, 纤维/ 环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa , 界面剪切强度提高18 % , 是一种简单有效的表面处理方法。纤维表面粗糙度和纤维表面含氧官能团的数量是影响芳纶纤维/ 环氧树脂复合材料界面结合性能的关键因素。      

芳纶纤维表面分析及其对双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能的影响

采用反气相色谱和扫描电子显微镜测试分析了芳纶纤维的表面性能,结果发现K1和K2两种芳纶纤维的表面均比较光滑,总表面能基本相当,但极性表面能和色散表面能分量存在较大差异。层间剪切强度测试表明K2/5405复合材料的界面强度高于K1/5405复合材料,断口形貌分别呈现出不同的基体破坏和界面破坏模式。利用Good-Girifalco相互作用参数分析纤维和树脂的表面能与复合材料界面性能的关系,结果发现复合材料中两相间的相互作用参数增大,匹配性提高,界面性能亦有所提高。     

芳纶纤维复合材料界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,从自制树脂基体入手,针对芳纶纤维的结构特点,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,制备了芳纶/AFR复合材料.通过宏观力学、微观力学以及接触角测试等方法研究了AFR树脂与芳纶纤维之间的界面粘结性能.结果表明:AFR树脂对芳纶纤维的浸润性好,单丝拔出强度高,复合材料的横向拉伸强度及层间剪切强度高,这说明芳纶纤维与AFR树脂之间具有良好的界面粘结性能.     

芳纶纤维／环氧树脂微复合材料的界面断裂

本文采用空气冷等离子体改性Ｋｅｖｌａｒ－４９表面。通过单丝拔出实验研究表明经过纤维表面改性改善了芳纶纤维／环氧树脂的界面结合情况；芳纶纤维／环氧树脂微复合材料￣ａ）的破坏有两种类型：破坏发生在界面和纤维的内聚破坏。     

芳纶纤维／环氧树脂微复合材料的界面断裂

本文采用空气冷等离子体改性Ｋｅｖｌａｒ－４９表面。通过单丝拔出实验研究表明经过纤维表面改性改善了芳纶，纤维／氧化树脂的界面结合情况，芳纶纤维／环氧树脂微复合材料的破坏有两种类型，破坏发生在界面和纤维的内聚破坏。     

硅烷偶联剂及氧化石墨烯二次改性对芳纶纤维界面性能的影响EI北大核心CSCD

为改善芳纶纤维(PPTA)与丁腈橡胶(NBR)复合材料之间的界面强度,采用硅烷偶联剂A172和氧化石墨烯(GO)对芳纶纤维表面进行接枝改性处理,并对处理前后的芳纶纤维进行化学结构、表面形貌及H抽出力分析。利用SEM对抽出纤维表面和橡胶基芳纶纤维复合材料截面进行微观结构分析。结果表明:硅烷偶联剂和氧化石墨烯对芳纶纤维进行二次表面改性后,纤维表面含氧基团增加,化学活性提高,处理后表面存在明显的表层附着物,纤维结构未发生明显损伤且表面粗糙度得到明显改善。每个处理阶段后H抽出力均有提高,且氧化石墨烯二次改性后的芳纶纤维H抽出力提高效果最佳,从18.192 MPa提高到48.748 MPa,芳纶纤维与丁腈橡胶的界面结合力得到了显著提升,从而证实了硅烷偶联剂和氧化石墨烯二次改性芳纶纤维的有效性,为橡胶基芳纶纤维复合材料性能的研究提供了参考。     

芳纶纤维表面改性及其对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响

以原位乳液聚合方法合成水性聚氨酯预聚体（WPUP）包覆纳米ZnO粒子（ZnO@WPUP）,将KOH预处理后的芳纶纤维浸渍在改性ZnO乳液中进行二次处理,进一步与天然橡胶硫化,得到ZnO@WPUP改性芳纶/橡胶复合材料,并通过FTIR、SEM和H抽出实验等测试分析ZnO@WPUP对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响。结果表明：WPUP能有效提高ZnO分散性,随着WPUP含量增加,ZnO@WPUP在芳纶纤维表面分散更加均匀,纤维表面粗糙度增大,改善了芳纶纤维表面橡胶的黏附量,从而大幅度提高芳纶/橡胶复合材料的黏结强度。     

对位芳纶纤维的表面改性研究进展及展望

综述了近几年来芳纶纤维表面改性的最新研究进展,重点介绍了化学改性和物理改性方法的发展情况,并展望了纤维表面改性的发展趋势。     

超声作用对芳纶纤维表面性质的影响

芳纶纤维表面性质是影响其复合材料界面粘接性能的重要因素。本文作者采用超声技术对芳纶纤维表面进行改性处理,研究了超声作用下,芳纶纤维表面化学组成和表面结构的变化。结果表明:超声处理后,纤维表面极性官能团含量增加,比表面积加大,从而改善了芳纶纤维和环氧树脂之间的浸润性。     

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

具有液晶性能的改性芳纶的合成

利用界面聚合法对间位芳纶进行表面接枝改性,制备出新型具有液晶性能的芳纶。采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)对芳纶表面结构进行表征。由扫描电子显微镜(SEM)照片可以看出,改性后的芳纶表面变得粗糙,改性后纤维直径约为20μm。利用差示扫描量热法(DSC)对改性后纤维进行热性能分析,结果表明纤维具有液晶性能,在升、降温过程中的介晶相范围分别为192℃~237℃和147℃~209℃。接枝改性后的芳纶可以增加纤维与基体间的界面粘合性,提高复合材料的力学性能。     

国内外芳纶纤维表面改性的研究进展

介绍了芳纶纤维的特点、芳纶结构对纤维与基体的粘结性、芳纶增强复合材料力争性能的影响，综述了目前国内外芳纶表面改性的常用方法及研究进展，探讨了芳纶纤维表面微观形貌及接枝改性机理，认为根据分叉纤维模型理论，利用表面接枝法在芳纶表面形成枝杈，以这种改性芳纶纤维增强的复合材料的强度和断裂韧性会有很大提高。     

芳纶纤维对炭黑/丁苯橡胶复合材料疲劳行为的影响

使用短芳纶纤维（AF）增强炭黑/丁苯橡胶（CB/SBR）复合材料,研究AF对复合材料疲劳行为的影响。在应力控制条件下,少量AF的加入使缺口试样的疲劳寿命提高了25.5倍;疲劳使试样的储能模量（G'）降低,AF的加入使疲劳后试样的Payne效应降低,G₀'/G₁₀₀'值降低10.5%;复数模量随疲劳周期增加而降低,但少量纤维能使复合材料的复数模量保持在较高的水平,30 000周疲劳下AF-CB/SBR的复数模量仍为CB/SBR的1.73倍;疲劳后AF-CB/SBR复合材料的100%和300%定伸应力随疲劳变形量的增加而先增大后降低,断裂伸长率有所下降。试样疲劳后相对于拉伸变形量,纤维的增强作用产生滞后效应,相对界面滑脱能随疲劳应变幅度的增加而降低; SEM结果显示,疲劳后橡胶基体出现一定的剥离,纤维与橡胶界面受到损伤。     

等离子体射频处理对对位芳纶纤维性能的影响

利用等离子体对Kevlar49纤维射频处理,并通过等离子体射频处理前后Kevlar49纤维的分子结构与机械性能变化来表征等离子体射频处理对对位芳纶纤维性能的影响。结果表明:经等离子体射频后Kevlar49纤维的表面出现了一定数量的凹凸坑穴与微纤维,增加了纤维的强力弱环数目,使得纤维表面摩擦性能增加,力学性能下降。而红外光谱与X衍射射线的测试表明,等离子体射频处理并未改变Kevlar49纤维的分子结构,综合Kevlar49纤维处理前后的各指标变化可知,等离子体对Kevlar49纤维射频处理提高了Kevlar49纤维的可纺性。     

芳纶纤维表面改性的研究进展

芳纶纤维是当今高性能有机纤维的代表,树脂基复合材料是其主要应用形式。但是惰性的化学结构、光滑的表面以及由此带来的与基材间粘结性差的问题成为制约芳纶纤维应用的瓶颈。因此,芳纶纤维的表面改性研究显示出重要的理论意义和巨大的应用价值。综述了近年来芳纶纤维表面改性的研究方法,并指出了芳纶表面改性技术的发展方向。     

芳纶纤维的表面改性

介绍了近年来国内外芳纶纤维(Aromatic Polyamides,Kevlar Fiber)三种主要的表面处理方法,评述了各种方法的优缺点以及有待解决的问题和未来发展方向。     

超临界二氧化碳协助改性芳纶纤维的表面性能

本文用超临界二氧化碳流体做反应介质,利用其超强的扩散性及溶解渗透性,将甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)带到芳纶纤维表面进行渗透并发生接枝、扩链反应,通过红外光谱、扫描电镜、x-射线光电子能谱方法、AFM等测试了纤维的表面形貌变化及元素、基团变化,并用VARI成型技术制成复合材料,测试了改性芳纶布与环氧基体的力学性能和界面性能。结果表明:经改性的纤维表面变得粗糙,极性基团增加,复合材料界面剪切强力明显增加,改性复合材料力学性能及界面得到改善,纤维更适合用作复合增强材料。     

芳纶纳米纤维强化浸渍处理芳纶纤维及其橡胶复合材料的界面黏合性能

为进一步提高芳纶纤维/橡胶复合材料的界面黏合性能,在传统“二浴”法浸渍间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)的基础上,分别在预处理液、RFL浸胶液中加入芳纶纳米纤维(ANF),研究ANF的添加工艺和用量对芳纶纤维/橡胶复合材料界面黏合性能的影响。结果表明,在预处理液中仅添加0.05wt%ANF, H抽出力为209.0 N,剥离力为19.8 N/根,动态黏合疲劳寿命9 829次,比未增强体系分别提高18.1%、14.4%和41.0%;在RFL浸胶液中添加0.15wt%ANF,H抽出力为206.5 N,剥离力为20.1 N/根,动态黏合疲劳寿命8 095次,比未增强体系分别提高15.9%、16.1%和16.1%。在预处理体系中添加ANF可更有效地提高动态黏合性能,原因在于ANF与芳纶纤维、预处理液中的异氰酸酯之间产生良好的化学作用,有利于界面处模量过渡,提高应力传递效率。     

芳纶纤维表面改性技术及相关机理的研究进展

综述了目前国内外芳纶表面改性的常用方法及研究进展,介绍了芳纶结构对界面粘结性及复合材料力学性能的影响,并对芳纶接枝改性的机理进行了探讨,认为根据分叉纤维模型理论,接枝改性法可以有效提高复合材料性能.