热处理温度对PBO纤维性能的影响

PBO纤维因其具有高强度、高模量、高耐热性以及高化学稳定性等性能而被公认为目前综合性能最好的有机纤维。对自制的初生PBO纤维分别在500℃、550℃、600℃、650℃和700℃进行高温热处理,并对处理后纤维的力学性能、耐热性能、表面形貌以及界面性能进行测试。结果表明,500℃下热处理后PBO纤维拉伸强度最大为4.72GPa,随着热处理温度升高,纤维的力学性能下降;600℃下热处理后PBO纤维的初始分解温度最高为641.3℃;随着热处理温度的提高,PBO纤维的表面粗糙度在增加,同时其界面剪切强度(IFSS)也随着温度的升高而增大。     

热处理对国产对位芳纶AFS-920结构与性能的影响

以国产对位芳纶AFS-920为研究对象,通过热处理装置对芳纶进行增强改性。采用纤维强伸度仪、扫描电子显微镜、同步辐射广角X射线衍射等表征方法,系统地研究了热处理时间、温度、张力对芳纶性能的影响以及结构与性能之间的演变规律。结果表明:随着热处理温度的上升、张力的加大及停留时间的延长,强度和模量均有比较明显的提高然后又下降。最佳的热处理工艺为:处理温度500℃,张力0.3 c N/dtex,处理时间10 s。结构分析发现:无定形区的改善有利于提高纤维的力学性能,模量和强度提高的原因是纤维取向度及结晶度增大。     

热处理工艺对PBO纤维拉伸性能影响

针对研究较少的聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维热处理工艺进行研究,通过控制热处理气氛、热处理温度、热处理停留时间和预加应力4个参数,对初纺丝PBO(PBO–AS)纤维的热处理工艺进行优化,得到拉伸性能大幅提高的PBO–HM纤维。利用电子织物强力仪对PBO–HM纤维的拉伸性能进行测试,发现热处理氛围为N2时PBO–HM纤维的性能更为优异;热处理温度控制在550℃以下时,热处理温度越高,热处理后得到的PBO–HM纤维的拉伸弹性模量越高,但热处理停留时间延长会使拉伸强度降低;预加应力有助于PBO–HM纤维拉伸弹性模量的增加。经分析得出,最优热处理温度为550℃,热处理停留时间为53.3 s,预加应力为5.48 c N/dtex,得到的PBO–HM的拉伸性能较优。     

PBO纤维用于耐高温气体过滤材料的探讨

合成纤维过滤材料越来越多地被应用于高温烟气过滤器中。聚苯撑苯并二嗯唑（PBO）纤维具有强度大、模量高、耐热性能突出、密度小、耐化学性好等特点。对自制的初生PBO纤维进行了高温热处理并对其进行了耐热及耐酸性能的测试。热处理后,PBO纤维的拉伸强度由2．86GPa提高到了3．94GPa;长期使用温度达到600℃;纤维在60%浓度的浓硫酸和63％浓度的浓硝酸中浸泡60d以后,拉伸强度依然可以分别保持在2．71GPa和2．11GPa。同其它高温烟气过滤材料用纤维相比,PBO纤维具有明显的优势。     

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%。     

PBO纤维表面改性与热处理研究

运用扫描电镜对自制的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面进行观察,发现未经烘干的PBO纤维表面有许多的裂纹和沟槽,而烘干的纤维表面则较光滑。通过单丝拔出实验研究了偶联剂对不同表面形态纤维的表面处理情况,结果表明:用偶联剂表面处理后,纤维与树脂间的界面剪切强度得到提高,偶联剂对未经烘干纤维表面处理比对烘干纤维处理的效果要好,与原丝相比,提高率可达69.4%。对自制的PBO纤维进行了热处理,发现未烘干的PBO纤维比经烘干而干燥致密化的纤维的热处理效果要好,模量有很大提高,强度也有一定的增加。     

热处理对轮胎帘子线用Lyocell纤维性能的影响

在自制的热处理装置上对尚未干燥过的Lyocell初生纤维进行热处理,探讨了张力和热处理温度对纤维性能的影响。结果表明,热处理能提高Lyocell纤维的断裂强度和初始模量。预张力为0.75 cN/dtex、热处理张力为0.60 cN/dtex、热处理温度为130℃,热处理时间为11 s时,热处理效果较好,Lyocell纤维断裂强度达5.8 cN/dtex、初始模量达86.9 cN/dtex、干热收缩率小于1.1%,经热处理后的Lyocell纤维符合轮胎帘子线性能要求。     

制备高模型对位芳纶热处理工艺研究

在通用型对位芳纶的基础上进行热处理制备高模型对位芳纶。试验研究了通用型对位芳纶初始含水质量分数、热处理张力、热处理温度、热处理时间等对处理后纤维性能的影响,并深入分析了纤维取向、晶体结构与纤维模量的关系,得出了制备高模型对位芳纶的最佳热处理工艺条件。结果表明,通用型对位芳纶初始含水质量分数10%~30%,热处理张力1.8~3.1 cN/dtex,高温处理时间4.2 s,热处理温度≯500℃,可制得力学性能、取向度、晶体完美指数和晶粒直径与杜邦Kevlar-49相同的高模型对位芳纶。     

热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响

采用人工加速老化试验方法研究了热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响。利用材料万能试验机研究了PBO纤维复合材料的拉伸、弯曲和剪切等静态力学性能随热氧老化时间的变化情况,结果表明,经过在60℃热氧老化不同时间后,PBO纤维复合材料的拉伸强度变化较小,弯曲强度和层间剪切强度出现了一定程度的下降,最大降幅分别为8.8%和11.7%,拉伸模量和弯曲模量增大。采用DMA研究了热氧老化时间对PBO纤维复合材料动态力学性能的影响,结果表明,热氧老化使得PBO纤维复合材料的耐热性提高,贮能模量下降,随着老化时间逐渐增加,E″逐渐向高温方向移动。     

热处理对Vectran纤维的结构与性能的影响

将Vectran树脂在单螺杆挤出机上进行熔融纺丝,制得Vectran初生纤维,初生纤维在氮气气氛中,于高温腔室中180℃预热1 h后,分别在200~270℃下热处理10~60 h,制得Vectran纤维,研究了热处理时间和热处理温度对Vectran纤维的结构与性能的影响。结果表明:在200~260℃下热处理Vectran初生纤维,0~10 h时,纤维强度上升较快,40 h时强度增长缓慢;随着热处理温度的升高,Vectran纤维的熔点也随之上升,在热处理时间为20 h时,处理温度超过260℃,Vectran纤维的结晶、结构受到影响;在热处理温度为200~260℃,时间小于40 h处理Vectran纤维,可使Vectran纤维的力学性能增强,熔点提高,结晶完善,但纤维的表观形貌没有受到影响。     

单束纤维增强树脂基复合材料的热水老化性能研究

在96℃水中,对开芙拉29(Kevlar29),开芙拉49(Kevlar49)和聚苯撑苯并唑(PBO)纤维束增强的环氧树脂和双马树脂基复合材料进行老化实验后,再在60℃下进行干燥脱水处理。实验测定了吸水和脱水阶段的含水率及热水老化试样和干燥试样的弯曲性能。结果表明:在热水作用下,复合材料的弯曲强度和模量随热水老化时间的延长呈下降趋势,纤维与树脂基体间的界面发生破坏;再干燥脱水后,材料的弯曲强度和模量恢复,但仍低于未老化试样的性能,纤维与树脂基体间的界面破坏情况也类似。     

热拉伸处理温度对PPTA纤维结晶和力学性能的影响

为提高国产聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维的拉伸模量，采用热拉伸法在不同温度下对PPTA纤维进行处理，利用纤维强伸度仪、乌氏黏度计、X射线散射仪对纤维进行测试，研究热拉伸处理温度对纤维结晶性能和力学性能的影响。结果表明：随着热处理温度的升高，PPTA纤维的拉伸强度降低，模量先增大后减小，在440～480℃时综合力学性能较好；PPTA纤维的结晶度与模量变化趋势相似，在拉伸温度为500℃时结晶度最大为74.0%;与未处理PPTA纤维相比，热拉伸处理后纤维的晶粒尺寸增大，取向度提高；比浓对数黏度与拉伸强度的变化趋势一致，随着热处理温度的升高而降低。     

超高相对分子质量PET纤维的拉伸和热处理工艺

研究了超高相对分子质量ＰＥＴ纤维后拉伸和热处理工艺。结果表明,提高拉伸倍数和一定条件下的热处理可明显提高纤维的强度和模量,聚合体相对分子质量和纺丝浓度及拉伸温度对纤维的可拉伸性有重要影响。乙二醇作为一种热处理介质,可提高纤维强度和模量。增加热处理张力,可以明显地提高纤维的强度。     

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%。     

聚乙交酯纤维的结构及其降解性能

纺制了聚乙交酯(PGA)纤维,并对其进行了不同温度和时间的热处理。对处理后PGA纤维的结构进行了测试,并将其放置于恒温箱的磷酸盐缓冲液中进行两周降解处理,研究了不同热处理工艺下PGA纤维的结构及降解性能。试验结果表明:随着热处理温度的提高,PGA纤维材料的晶区取向度变化不大,结晶度逐渐增大,晶粒尺寸也相应发生变化;在试验条件下,经过恒温缓冲液两周时间的降解处理,纤维的强度保持率随热处理温度提高呈现先增大后降低的趋势,纤维的强度保持率在110℃出现最大值;同时,在热处理温度110℃时,随着热处理时间的延长,PGA纤维的强度保持率增加。     

泡沫封堵性能与界面性质关系研究

为了进一步揭示影响泡沫封堵性能的根本原因,首先通过泡沫驱替实验研究了温度对泡沫封堵性能的影响,然后利用界面流变仪分析了界面参数随温度的变化,在此基础上,建立起泡沫封堵性能与界面性质之间的联系,考察界面性质对泡沫封堵性能的影响。结果表明:当温度由20℃升高到80℃时,泡沫封堵能力先增后减,40℃时达到最大,80℃时阻力因子减小80%以上,有效倍数降低至40℃时的六分之一。相同温度变化范围内,平衡界面张力先减后增,40℃时界面张力最小为28.6 m N×m~(-1),而扩张模量和界面弹性模量先增后减,界面黏性模量则逐渐减小,40℃时工作频率0.1 Hz对应的最大扩张模量、界面弹性模量和界面黏性模量分别为9.24、8.74、2.97 m N×m~(-1)。界面流变性表征了泡沫液膜性质,封堵性能好的泡沫应同时具有一定的高黏度和良好的弹性,界面弹性模量和界面黏性模量共同影响泡沫封堵性能;界面张力与泡沫封堵性能呈负相关关系,界面张力越小,越有利于泡沫再生,并对应越大界面模量,因而泡沫封堵性能越好。     

高强低伸型聚酯工业丝受热条件下的应用特性变化

为评价聚酯工业丝在受热条件下的应用特性,模拟聚酯工业丝的受热条件,在其结构易发生转变的温度(140℃)附近进行紧张热处理,探讨了温度、时间、张力对聚酯工业丝结构性能的影响。结果表明:纤维经过热处理后,断裂强度总体变化幅度不大,但能够反映聚酯工业丝的应用特性的指标如初始模量、5%定伸长时的应力(Lase-5)、定载荷下的伸长率等指标受热处理条件影响很大。在温度较高、受热时间短、张力小的情况下,纤维内主要发生无定形区分子链的松弛,致使其初始模量和Lase-5显著降低。在延长受热时间、增加张力的情况下,利于无定形区重排为有序结构,纤维的初始模量、Lase-5和干热收缩率的下降程度减小。     

热处理温度对苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料性能影响

将低成本的天然苎麻原麻纤维(RF)分成4组,取3组在氮气气氛中分别对其做150,180,210℃热处理,另一组不做处理。然后采用真空浸渍和模压成型的方法制成酚醛树脂/RF (PF/RF)复合材料。探究了RF不同热处理温度对PF/RF复合材料热稳定性、动态力学性能、拉伸性能、弯曲性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察其断裂面的形貌。结果表明,热处理RF能够提高复合材料的性能,当热处理温度为180℃时,复合材料的高温热稳定性最好;其储能模量、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量最优,与未处理相比分别提高15.89%,28.5%,27.4%,16.72%;当热处理温度为150℃时,复合材料的拉伸弹性模量最优,与未处理相比提高了22.31%;热处理能够有效除去RF中的水分,使纤维与树脂结合更好。     

PBO纤维表面特性对酚醛复合材料拉伸性能的影响

复合材料良好的界面结合可使增强纤维发挥最大的承载作用,良好的纤维表面性能有助于纤维性能转化率的提高,从而有利于其力学性能。为研究国产聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面特性对酚醛基复合材料拉伸性能的影响,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪分析了三种国产高模型PBO纤维的表面特性,并计算其纤维强度转化率。研究发现,PBO纤维的表面粗糙度和沟槽等对复合材料的界面性能及纤维强度转化率具有显著影响。结果表明：三种国产PBO纤维表面均有明显的黏附物和纤维向沟槽,表面杂质少、沟槽较多,表面粗糙度最大、表面自由能最高的PBO-A纤维强度转化率最高,PBO纤维的强度转化率(40%～50%)远低于碳纤维的强度转化率(70%～90%),其与树脂的工艺匹配性有待进一步提高。     

国产PBO纤维的性能及形貌研究

采用扫描电子显微镜、元素分析仪、热分析仪以及复合材料单向环(NOL)法等对国产聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维和东洋纺Zylon纤维的形貌、元素组成、热性能和力学性能进行了比较分析。结果表明:Zylon纤维单丝直径约为12μm,国产PBO纤维直径稍大,约为20μm;Zylon纤维表面较为光滑和致密,国产PBO纤维表面存在微小的浅沟槽;国产PBO纤维的断裂强度最高达5.36 GPa,模量最大为239 GPa,分别比Zylon纤维低7.6%和14.6%,但其NOL环的层间剪切强度最高达26 MPa,比Zylon纤维制备的复合材料高14%;国产PBO纤维与Zylon纤维的组成基本一致,但其耐热性能优异,在氮气中的分解温度大于676℃,在空气中的分解温度大于634℃,分别比Zylon纤维高6℃和23℃。