芳纶表面改性研究进展

综述了近几年芳纶表面改性研究的新进展,包括高能物理法中的等离子体处理、超声波处理、γ射线处理,表面涂覆法,化学改性法以及最新的氟化处理法,并讨论了几种处理方法的优缺点和实用性。     

氨气等离子体接枝环氧涂层改性芳纶Ⅲ表面

采用氨气等离子体接枝环氧涂层工艺对芳纶Ⅲ进行表面改性,采用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜等对改性前后纤维表面的化学组成、形貌、粗糙度、浸润性能进行了研究。结果表明:经氨气等离子体接枝环氧涂层处理后,环氧树脂涂层能够以化学键形式接枝到芳纶Ⅲ表面,同时纤维表面的粗糙度有了明显的增加,浸润性得到显著的改善。     

氨气等离子体改性处理芳纶Ⅲ表面的研究

以氨气为反应气体,对芳纶Ⅲ进行等离子体表面改性处理,研究了等离子体处理时间和处理功率对纤维表面性能的影响;采用X射线光电子能谱、场发射扫描电镜、接触角和微脱粘实验等测试方法对改性前后纤维表面元素组成、形貌、润湿能力以及界面粘结强度进行表征。结果表明:芳纶Ⅲ经过氨气等离子体改性后,表面含氮极性基团的含量增加,粗糙程度增大,润湿能力得到明显的改善;当氨气等离子体处理时间为15 min,功率为100 W时,芳纶Ⅲ与环氧树脂的界面粘结强度从处理前的12.9 MPa提高到18.2 MPa,与水的接触角由处理前的71.4°下降到46.8°。     

芳纶纤维界面改性研究进展

从物理法、化学法、生物酶法和浸渍法四个方面,综述了芳纶纤维(AF)的界面改性方法、作用效果及机理,并总结了AF界面改性的发展趋势。     

芳纶表面化学改性技术研究现状

概述了芳纶表面化学改性的方法。从芳纶分子结构的特点出发,论述了芳纶表面化学刻蚀及化学接枝等化学改性技术的原理、特点和应用效果;详述了基于芳纶结构中苯环上的硝化还原反应、氯磺化反应和酰胺基上的水解反应、氢取代反应、金属化反应等的反应原理及应用效果。指出多种化学改性技术的交叉应用将成为芳纶表面化学改性的趋势。     

芳纶表面改性研究进展

简单回顾了芳纶的发展历史,阐述了表面涂层法、化学改性、物理改性等几种芳纶表面改性方法的研究现状,同时介绍了3种常用来表征纤维复合材料界面结合强度的方法,最后指出芳纶表面改性技术的发展方向。     

芳纶表面物理改性的研究进展

综述了近几年用于芳纶表面改性的物理方法的研究进展,重点介绍了表面涂层、等离子体处理、γ射线处理、超声波处理、紫外线辐射和超低温处理等改性方法的研究现状及优缺点,并对芳纶表面改性的发展趋势进行了展望。     

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。     

介质阻挡放电在芳纶表面改性中的应用

综述了介质阻挡放电应用于芳纶表面改性研究的最新进展;介绍了介质阻挡放电的机理、特点以及国内主要的介质阻挡放电等离子体的设备;阐述了介质阻挡放电对芳纶亲水性能和粘结性能等表面性能的改善。指出芳纶等离子体表面改性的时间效应限制了其广泛应用,应进一步加强纤维表面等离子体改性的机理研究。     

等离子体技术对高性能有机纤维表面改性的研究

本文简要介绍了几种高性能有机纤维(芳纶、PBO、UHMWPE、PPS等)的性能及其应用,并阐述了低温等离子体技术对这些纤维表面性能的改性研究情况,发现等离子体处理可以对纤维表面产生物理刻蚀和化学改性作用,不仅能显著增加纤维的表面粗糙度,还能在纤维表面引入一些极性基团,降低纤维的表面能,从而提高了纤维与树脂基体的粘结性能;同时,等离子体技术操作简单,对环境污染少,因而是一种很有效的环境友好型改性技术,很适合运用在高性能有机纤维表面改性领域.     

高锰酸钾对芳纶的表面改性研究

利用高锰酸钾在强酸性条件下具有氧化性的特性对芳纶进行表面改性,采用正交实验探讨了硫酸浓度、高锰酸钾含量、处理温度和处理时间对芳纶力学性能的影响,采用扫描电子显微镜和生物显微镜观察处理前后芳纶的表面形貌。结果表明:最优工艺为硫酸质量分数10%,高锰酸钾浓度5g/L,处理温度为30℃,处理时间35min。改性后的芳纶强度损失不大,表面产生线状刻蚀,粗糙度提高。     

Argon low‐temperature plasma modification of chopped aramid fiber and its effect on paper performance of aramid sheets

Chopped aramid fiber was modified by an argon low‐temperature plasma treatment to enhance the interfacial strength of aramid paper. The water contact angle of the aramid fiber and the tensile strength, tearing strength, and evenness of the aramid sheets were investigated under different conditions, and the parameters of the argon low‐temperature plasma modification, like gas pressure, discharge power, and discharge time, were optimized. The chemical structure and surface morphology of the fiber after plasma modification were characterized by X‐ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and scanning electron microscopy. The strengthening mechanism of aramid paper by low‐temperature plasma modification was also studied. It was found that the argon low‐temperature plasma treatment introduced some new polar groups onto the fiber surface and increased the fiber surface wettability and roughness. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45215.     

我国芳纶纤维的发展概况

介绍了芳纶纤维的种类、性能、应用以及发展概况,分析了我国芳纶纤维的供需现状及发展前景。2009年我国芳纶纤维的生产能力达到7600t/a,净进口量2125t,国内产量仍不能满足市场需求。目前,我国芳纶产业在技术、生产效率、生产能力、设备、应用等方面与国外还有一定差距,因此我国芳纶产业化的发展是非常必要和紧迫的。     

我国芳纶产业发展现状

由于芳纶(芳香族聚酰胺)纤维具有优异的化学稳定性、热稳定性及高强、高模等特性,因此,作为高性能的特种纤维,已广泛应用于众多领域,得到了世界各国的广泛关注。本文主要综述了我国芳纶纤维产业的发展现状及其发展前景。     

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.     

Interfacial studies on the surface modified aramid fiber reinforced epoxy composites

In this work, solutions of rare earth modifier (RES) and epoxy chloropropane (ECP) grafting modification method were used for the surface treatment of aramid fiber. The effect of chemical treatment on aramid fiber has been studied in a composite system. The surface characteristics of aramid fibers were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The interfacial properties of aramid/epoxy composites were investigated by means of the single fiber pull‐out tests. The mechanical properties of the aramid/epoxy composites were studied by interlaminar shear strength (ILSS). As a result, it was found that RES surface treatment is superior to ECP grafting treatment in promoting the interfacial adhesion between aramid fiber and epoxy matrix, resulting in the improved mechanical properties of the composites. Meanwhile, the tensile strengths of single fibers were almost not affected by RES treatment. This was probably due to the presence of reactive functional groups on the aramid fiber surface, leading to an increment of interfacial binding force between fibers and matrix in a composite system. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 102:4165–4170, 2006