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。     

表面处理芳纶纤维在丁羟橡胶中的应用

为改进芳纶纤维的表面光滑、化学惰性强、与橡胶黏结性能差等缺点,用硅烷偶联剂KH-550对其表面进行改性处理.用电子能谱仪(ESCA)和扫描电镜(SEM)对改性后的纤维和丁羟橡胶表面进行了测试,结果表明:C元素的含量明显下降,N和O元素的含量提高,纤维表面活性提高.制得芳纤/丁羟橡胶复合材料的拉伸强度由未处理的2.58 MPa提高到处理后的3.22 MPa.处理后,由SEM得到芳纶纤维丁羟橡胶复合材料表面的丁羟橡胶量增加.在KH-550的质量分数为5%、处理时间为5 h的条件下,芳纶纤维的处理效果最佳.     

玻璃布,芳纶织物与氟橡胶的粘接研究

采用处理剂分别处理玻璃布和芳纶织物表面,比较2者与氟橡胶的粘接性能,发现玻璃布经硅烷偶联剂处理后,强度和伸长率明显下降,脆性增大,与氟橡胶粘合性较差,芳纶表面经不同偶联剂处理后,与氟橡胶的粘合性能变化不大,但经JQ－1处理后剥离强度增大约20％。     

低温氧等离子体处理对芳纶表面性能的影响

以氧气对芳纶Nomex纱线进行等离子体处理后发现,芳纶纱线的拉伸强力略有增加。利用x-射线光电子能谱（XPS）分析等离子体处理前后芳纶纱线表面的元素组成变化,发现氧气等离子体处理后在纱线的表面引入了-COOH,纱线表面碳元素的含量下降,总的含氧基团量（-C—OH,-C=0,-0-C-O-,-COOH）增加。扫描电镜（SEM）观察发现,氧等离子体处理对芳纶纱线的表面有明显的刻蚀作用。     

硅烷偶联剂对芳纶的优化改性

采用硅烷偶联剂KH-550对芳纶进行表面处理。通过单因素法分析硅烷偶联剂KH-550在不同处理条件(浓度、温度和时间)下芳纶的断裂强力和界面剪切强度;再通过正交实验法得到硅烷偶联剂KH-550改性芳纶的最佳方案。结果表明,硅烷偶联剂KH-550表面处理芳纶的最优工艺为:浓度20%,温度55℃,时间7 h;得到芳纶的界面剪切强度增加率远远高于断裂强力损失率,芳纶的断裂强力损失率为7.79%,界面剪切强度增加率为14.59%,有利于纤维与树脂界面的结合。     

间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究

通过X射线衍射仪和红外光谱仪分别对间位芳纶的晶体聚集态结构和大分子结构进行表征,利用场发射扫描电镜观察其表面形貌,使用热重/差示扫描量热同步热分析仪测试其热学性能,并对酸碱处理后的纤维力学性能进行表征。结果表明：间位芳纶的结晶度为46.24%,晶区轴取向指数为0.849 4;间位芳纶表面粗糙,内部大分子链中存在苯环结构;间位芳纶具有良好的耐热性能,在292℃的高温内无任何损伤;间位芳纶具有一定的耐强酸强碱腐蚀能力,在85℃下分别经体积分数小于等于20%的硫酸溶液及质量分数小于等于20%的氢氧化钠溶液处理,处理后其断裂强度均保持在原来的90%以上。     

低温等离子体改性芳纶1414的研究

对芳纶1414进行低温等离子体表面改性以改善其构成复合材料时的界面黏结性能。设计正交试验,得到低温等离子体处理芳纶1414的最佳条件为放电功率100 W,处理时间300 s,放电压强20 Pa。采用电子单纤维强力机、纤维摩擦因数测定仪、纤维接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的芳纶1414进行性能表征。结果表明:经过低温等离子体改性的芳纶1414的断裂强力较原样下降了6.3%,静摩擦因数上升了15.7%,表面接触角减小了36.8%,纤维表面出现微小均匀的凹槽,增大了比表面积,引入了自由基团,增大了表面反应活性,从而改善了与树脂基体复合时的黏结强度。     

钛酸酯偶联剂对载银磷酸锆表面改性效果的研究

采用钛酸酯偶联剂对载银磷酸锆进行改性,选用黏度法、红外光谱仪和扫描电子显微镜对表面改性效果进行分析。结果表明,改性后,载银磷酸锆的团聚现象明显改善,钛酸酯偶联剂在载银磷酸锆表面形成了化学接枝,并通过R基团与载银磷酸锆表面羟基反应,化学偶联在抗菌剂表面;钛酸酯偶联剂对载银磷酸锆取得明显改性效果,处理后粉体黏度更低,分散效果更强,改性效果更好。使用质量分数2.5%的钛酸酯偶联剂时,能达到最佳分散效果。     

国产对位芳纶STARAMID在汽车胶管中的应用研究

试验研究了国产对位芳纶STARAMID含水质量分数、纤维强力、表面处理剂类型、表面处理剂质量分数等对三元乙丙橡胶(EPDM)生产工艺和剥离强度的影响。结果表明,纤维含水质量分数7%,纤维强力(1 100 dtex)≥200 N,(1 870dtex)≥300 N,油剂选用初沸点高于200℃的硬脂酸类油剂,油剂质量分数为1%~2%,可满足胶管生产工艺要求,又满足胶管剥离强度2.5 k N/m的要求。     

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。     

Ⅰ型热致液晶聚芳酯纤维的耐酸碱性

用硫酸和氢氧化钠溶液对Ι型热致液晶聚芳酯(TLCPAR)纤维进行处理,研究了不同浓度和处理时间对TLCPAR纤维的影响。试验结果表明:氢氧化钠处理不会改变纤维的化学结构,硫酸处理会使纤维表面发生氧化;经过酸碱处理后,TLCPAR纤维表面出现了刻蚀现象。当硫酸质量分数小于40%、氢氧化钠质量分数小于20%时,处理180 min后,TLCPAR纤维强度保持率均在80%以上,表明TLCPAR纤维具有较好的耐酸碱性能。     

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。     

PBO纤维表面改性方法的研究

对PBO纤维表面性能的改善进行了研究,考察了混杂芳纶纤维、电晕处理、偶联剂处理及强酸处理等多种方法对PBO纤维与环氧树脂表面粘接强度及其复合材料层间剪切性能的影响程度,比较了各种方法的改性效果及各自优缺点。     

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     

常压等离子体改善合成纤维吸湿性的研究

用氦气作为等离子体的气体源、对涤纶、锦纶6、高强度聚乙烯纤维,Twaron 1000芳纶4种合成纤维进行常压等离子体处理,改善纤维的吸湿性能。结果表明:常压等离子体处理,对涤纶和锦纶6的表面有一定的刻蚀作用,但对高强度聚乙烯纤维、Twaron 1000芳纶的表面没有明显影响;经常压等离子体处理后,合成纤维表面氧、氮有所增加,吸湿性能得到提高,强度没有显著变化。     

对位芳纶表面的氧化改性研究

针对对位芳纶极性差、表面光滑、与树脂材料黏合性差的问题,通过利用重铬酸钾-浓硫酸氧化体系对对位芳纶进行氧化改性试验及分析,研究改性前后对位芳纶的力学性能及表面形态变化情况。采用模糊数学分析法对试验数据进行分析处理,并通过红外光谱分析、扫描电镜观察纤维外观形态变化情况,从而得出对位芳纶表面氧化改性的最佳工艺为:重铬酸钾质量浓度7.5 g/L,浓硫酸质量分数10%,温度40℃,时间30 min。     

芳纶以及连续玄武岩纤维和玻璃纤维的耐酸性研究

测试和分析了芳纶、连续玄武岩纤维和玻璃纤维分别在65、80和95℃下浓度为2 mol/L的盐酸溶液中经不同时间的腐蚀后其力学性能以及质量的变化情况。结果表明,芳纶(芳酰胺纤维)的耐酸性能最优,其断裂强力和断裂伸长率的保持率最大;连续玄武岩纤维其次,玻璃纤维最差。因此芳纶比连续玄武岩纤维和玻璃纤维更适合用于酸性环境中,连续玄武岩纤维和玻璃纤维应尽量避免酸液对其的作用。