三维编织芳纶纤维增强尼龙复合材料性能研究术

研究了纤维体积比对三维编织芳纶纤维增强尼龙(简称K3D／PA)复合材料力学性能的影响。同时，研究了γ射线辐照处理对K3D／PA的影响。研究发现，随着芳纶纤维体积比的增大，K3D／PA的力学性能提高；芳纶纤维经γ射线辐照处理后，表面含氧量有所提高，并出现新的官能团。纤维经表面处理后，K3D／PA的弯曲强度、弯曲弹性模量及剪切强度均比未处理的高，但冲击强度较低。     

纤维表面处理对芳纶短纤维FRP弯曲强度的影响的研究

日本三重大学研究生院研究了纤维表面处理对芳纶短纤维 FRP 弯曲强度的影响。在芳纶短纤维和不饱和聚酯树脂构成的FRP中，对所用的纤维实施表面处理情况的力学特性进行研究。改变纤维的种类和表面处理方法，准备对包括未处理的六种纤维进行实验。首先进行单纤维抽出试验，测定纤维的拉伸强度和界面的结合强度，即将纤维未被抽出而产生拉伸断裂埋入的长度，作为临界长度，把该数值作为评价表面处理影响的参数进行提案；其次，对上述的各种纤维分别切断成 1mm 和 3mm 短纤维，并分别制成两种含量的 FRP，通过 3 点弯曲试验，且测定弯曲强…     

高能辐照对国产芳纶纤维/环氧复合材料界面性能影响

芳纶纤维因其表面惰性、光滑使其与树脂浸润性差,界面结合强度低。以环氧氯丙烷为介质1,采用60Coγ-射线辐照方法对国产芳纶纤维进行表面改性,以界面剪切强度（IFSS）和层间剪切强度（ILSS）表征芳纶/环氧复合材料界面结合性能。结果表明在400kGy辐照剂量下改性效果最好;经高能辐照处理的芳纶纤维表面能升高,并失去了原有的光滑表面,且纤维表面氧含量有大幅度提高,使得纤维表面活性增大。     

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。     

γ射线辐照处理对芳纶纤维F-3A结构和性能的影响

为采用γ射线对芳纶纤维进行辐照处理,研究辐照对纤维表面形貌、拉伸性能、比浓黏度,表面能以及芳纶纤维复合材料机械性能的影响。实验结果显示,经过辐照处理后,纤维表面粗糙度,纤维的拉伸强度和比浓黏度发生明显变化,纤维在溶液中的浸润性能提高,表面能增大。当辐照强度为600k Gy时,纤维增强环氧树脂的层间剪切强度达到51.86MPa,提高了23.09%。     

尼龙6改性研究

采用经化学改性的芳纶纤维增强尼龙6,并通过红外光谱和电镜分析其界面层,结果表明芳纶纤维经异氰酸酯化及封端稳定处理后,其表面所接技的不稳定基团-NCO转化成稳定的-NHCO-,封端结果较为明显;改性后纤维表面附有接枝物,从而使表面粗糙程度大大增加。用挤出和注塑的方法加工了PA6／Kevlar纤维（KF）复合材料,研究了它的拉伸、弯曲和冲击性能破坏形态。力学性能测试表明了改性尼龙6复合材料的拉伸和弯曲强度得到了改善,但冲击性能略为下降。     

空气介质阻挡放电等离子体对国产芳纶ⅢA表面改性的研究

采用空气介质阻挡放电等离子体对国产芳纶ⅢA进行表面处理,优化了其处理工艺。用SEM、XPS等方法研究了处理前后纤维表面形态和化学状态的变化,通过短梁剪切试验评价了芳纶ⅢA/环氧复合材料的抗层间剪切强度。结果表明:经空气等离子体处理后芳纶ⅢA表面粗糙度增加,极性增强,纤维力学性能无明显变化,芳纶ⅢA/环氧复合材料的抗层间剪切强度提高了18%。     

纤维表面处理对三维编织碳纤维增强尼龙性能的影响

分别考察了几种纤维表面处理方法对碳纤维表面和复合材料性能的影响。结果表明，纤维表面处理使碳纤维的表面更粗糙；经过处理后的碳纤维表面含氧量明显提高，改善了碳纤维与基体的浸润性；空气氧化处理方法的综合效果比较理想；γ射线辐照处理除冲击强度稍低于空气氧化处理外，其弯曲强度、弯曲弹性模量尤其是剪切强度均高于空气氧化法；空气氧化与偶联剂复合处理的复合材料剪切强度最高。     

洋麻/芳纶混纺织物增强复合材料的力学性能研究

为了探究四种洋麻/芳纶不同混纺比对其混纺织物增强复合材料力学性能的影响,对以环氧树脂为基体,精细化处理的洋麻和对位芳纶不同混纺比机织物为增强体的复合材料进行力学性能测试,并对洋麻纤维扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)测试分析纤维表面粗糙度及极性变化,从而来分析力学测试结果。结果表明,洋麻/芳纶30/70混纺织物增强复合材料弯曲强度最高,为248.81MPa,弯曲模量为12.91GPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,分别提高4.9%和7.1%;而洋麻/芳纶20/80混纺织物增强复合材料剪切强度最高,为24.58MPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,提高18.6%。SEM及FTIR表明洋麻纤维精细化处理后,纤维表面粗糙度增加,极性降低,提高了增强体与树脂的界面结合力,从而改善了复合材料的弯曲、剪切性能。     

空气等离子体处理芳纶纤维及其与天然橡胶/乳聚丁苯橡胶的黏合性能

考察了空气等离子体处理对芳纶纤维表面结构形态的影响,研究了空气等离子体和间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶处理芳纶纤维与天然橡胶(NR)/乳聚丁苯橡胶(ESBR)的黏合性能,并对经处理的芳纶纤维与NR/ESBR体系的界面层作了动态力学分析。结果表明,芳纶纤维经空气等离子体处理后,表面粗糙度增大,表面积增加,结晶度减小,但处理功率过大、处理时间过长时,芳纶纤维的表面又变得比较光滑、结晶度又呈增大趋势。随着等离子体处理时间的延长,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能增强,但处理时间过长时,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能下降;等离子体处理芳纶纤维经RFL进一步浸胶处理后,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能大幅度提高。芳纶纤维与NR/ESBR的界面存在介于高模量芳纶纤维和低模量橡胶之间的过渡层。     

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.     

DBD等离子体改性芳纶表面的动态工艺研究

采用介质阻挡放电(DBD)空气等离子体,选择不同放电强度及处理时间对芳纶表面进行连续动态处理。通过扫描电镜以及光电子能谱仪对处理前后芳纶表面进行表征。结果表明,经DBD等离子体处理后的芳纶表面粗糙度有较大提高,浸润性显著提高,且纤维表面C元素质量分数下降超过5%,0元素质量分数约上升8%;芳纶表面的粗糙度、浸润性及含氧基团含量均随放电强度和处理时间的增加而提高。     

短芳纶纤维增强聚苯硫醚复合材料的性能

研究了短芳纶纤维增强ＰＰＳ／ＰＥＫ－Ｃ复合材料树脂体系的力学性能。主要讨论了短芳纶纤维的长度、含量及芳纶纤维的表面处理方法和压制温度对复合材料体系力学性能的影响。结果表明：纤维的长度和含量对力学性能有显著影响,在相同纤维含量下,纤维长度增加可使纤维末端数减少,减少了应力集中点,有利于拉伸强度和冲击强度的提高。芳纶纤维不需经过表面化学处理即与ＰＰＳ有良好的界面特性。随加工温度升高,复合材料冲击强度降低,拉伸强度提高     

丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料的制备及性能研究

采用高锰酸钾硫酸溶液对芳纶短切纤维表面进行改性处理,然后再与丁腈橡胶复合制备了丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料。探讨了芳纶短切纤维表面不同处理时间对复合材料机械性能的影响。结果显示,当芳纶短切纤维表面处理时间为20 min时,复合材料的拉伸强度达到最大值;复合材料的扯断伸长率随纤维表面处理时间的增加呈上升趋势,但处理时间超过20 min后,扯断伸长率的变化趋于平缓;复合材料的撕裂强度和硬度随处理时间的增加变化不明显。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

芳纶Ⅲ表面接枝改性的研究

为改进芳纶Ⅲ增强树脂复合材料的层间剪切性能,采用1,6-己二异氰酸酯(HDI)对芳纶Ⅲ进行表面接枝改性处理;通过正交实验方法讨论了不同处理条件对芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度的影响;并对改性前后纤维的表面结构形貌及浸润性能进行表征。结果表明:最佳的接枝改性条件为HDI与催化剂质量比100∶1,反应时间24 h,反应温度20℃;芳纶Ⅲ经表面接枝处理后,纤维表面出现凸棱与凹槽,且接枝了活泼的—NH2基团,纤维与环氧树脂的接触角由处理前的73.6°减小至45.2°,芳纶Ⅲ对树脂的浸润性提高,从而提高其复合材料的层间剪切强度。     

低温氨气等离子体对芳纶表面的改性

采用氨气等离子体对芳纶表面进行改性,用X-射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、力学性能测试等手段对改性前后纤维表面的元素组成、形貌及其拉伸强度进行表征,并进一步通过微脱黏方法分析了等离子体处理条件对芳纶/环氧树脂复合材料界面黏结强度的影响。结果表明:芳纶经表面改性后,其表面极性官能团、表面粗糙度均有所增加,同时与环氧树脂基体的界面黏结强度明显增加。     

玻璃纤维/芳纶纤维混杂增强酚醛泡沫的研究

利用玻璃纤维和芳纶纤维的混杂纤维增强酚醛泡沫,考察了玻璃纤维和芳纶纤维的混杂比对酚醛泡沫的压缩强度、弯曲强度和冲击强度的影响。结果表明,玻璃纤维能够大幅提高酚醛泡沫的压缩强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,压缩强度随着玻璃纤维所占的比重的增加而增大;芳纶纤维能够大幅提高酚醛泡沫的冲击强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,冲击强度随着芳纶纤维所占的比重的增加而增大;玻璃纤维和芳纶纤维均可提高酚醛泡沫的弯曲强度,但当二者以1∶1（质量比,下同）的比例混杂增强酚醛泡沫时,复合酚醛泡沫的弯曲强度达到最大,此时出现了两种纤维最优的混杂协同效应。     

共辐照接枝处理芳纶纤维F3A表面

以环氧氯丙烷为接枝剂,通过高能射线共辐照法对国产芳纶纤维(AFs)进行表面处理,对比了辐照前后芳纶表面形貌、动态接触角、表面自由能及其本体结晶情况变化。用不同辐照剂量下处理的纤维(IAFs-200和IAFs-400)制备了芳纶/环氧(IAFs/ER)复合材料,与未处理纤维相比,共辐照处理的芳纶增强复合材料的界面剪切强度(IFSS)和层间剪切强度(ILSS)分别提高了51.56%和25.79%。辐照处理后纤维表面活性的稳定性良好。     

芳纶纤维表面的络合改性及其天然橡胶复合材料性能的研究

利用合适的溶剂配制成的氯化钙溶液浸渍活化芳纶纤维表面.通过均匀设计实验,研究了氯化钙溶液质量分数及处理时间对芳纶纤维天然橡胶复合材料力学性能的影响.实验结果表明:利用氯化钙甲醇溶液浸渍芳纶纤维,再用甲醇清洗芳纶纤维是降低纤维表面结晶度和提高表面粗糙度的最佳方法,溶液中氯化钙质量分数为2％时,复合材料获得最大300％定伸应力及撕裂强度,处理时间在实验参数范围内对这2种力学性能几乎没有影响.