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關(guān)于芳綸纖維改性和芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用樹(shù)脂基體的研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2016-01-23  來(lái)源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):268
核心提示:芳綸纖維與各種樹(shù)脂制成高性能復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航天、國(guó)防、汽車(chē)等行業(yè),由于芳綸纖維具有高結(jié)晶度、表面化學(xué)活性基團(tuán)少等缺點(diǎn),使復(fù)合材料出現(xiàn)層間剪切強(qiáng)度、橫向拉伸強(qiáng)度等性能較低等缺點(diǎn),限制了復(fù)合材料性能的發(fā)揮及其應(yīng)用領(lǐng)域的推廣。芳綸纖維復(fù)合材料研究,集中在對(duì)芳綸纖維表面進(jìn)行物理的、化學(xué)方面的改性處理以及合適樹(shù)脂基體的選擇。本文對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行了總結(jié), 并提出了相關(guān)展望。
 

1前言

1.1芳綸的定義

芳綸是一種高科技纖維,它的全稱為“芳香族聚酰胺纖維”,它具有優(yōu)良的力學(xué)性能,理想的機(jī)械性質(zhì)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)理想的機(jī)械性質(zhì)。由芳香環(huán)和酰胺鍵構(gòu)成了聚合物大分子的主鏈,且其中至少86%的酰胺基直接鍵合在芳香環(huán)上,每個(gè)重復(fù)單元的酰胺基中的氮原子和 羰基均直接與芳香環(huán)中的碳原子相連接并置換其中的一個(gè)氫原子,我國(guó)將其定名為芳綸。它包括全芳族聚酰胺纖維和雜環(huán)芳族聚酰胺纖維2大類,全芳族聚酰胺纖維主要包括對(duì)位的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺和聚對(duì)苯甲酰胺纖維、間位的聚間苯二甲酰間苯二胺和聚間苯甲酰胺纖維、共聚芳酰胺纖維以及如引入折疊基、巨型側(cè)基的其它芳族聚酰胺纖維;雜環(huán)芳族聚酰胺纖維是指含有氮、氧、硫等雜質(zhì)原子的二胺和二酰氯縮聚而成的芳論,如有序結(jié)構(gòu)的雜環(huán)聚酯胺纖維等。由于聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(對(duì)位芳綸,其產(chǎn)品有Kevlar,Twaron,國(guó)產(chǎn)芳綸II)是中國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的芳綸,本文中芳綸均指對(duì)位芳綸。

1.2芳綸纖維的應(yīng)用

    纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料因有比強(qiáng)度高、比模量大、比重小等特點(diǎn),而得到廣泛應(yīng)用。先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料有碳纖維、硼纖維、超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維。芳綸纖維具有模量高、強(qiáng)度大以及耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),與金屬和碳纖維相比,具有更低的介電常數(shù)[1],芳綸纖維與各種樹(shù)脂制成高性能復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航天航空、電子信息等領(lǐng)域,且在輪胎、膠管、彈道以及熱保護(hù)產(chǎn)品、工程塑料方面有廣泛的應(yīng)用。

1.3芳綸纖維的缺陷

    由芳綸結(jié)構(gòu)可知,它是一種分子對(duì)稱性、定向程度和結(jié)晶度很高的剛性分子而分子間橫向作用較弱;另外,由于分子結(jié)構(gòu)中存在大量不易移動(dòng)的芳香環(huán),使其分子間的氫鍵結(jié)合較弱,致使橫向強(qiáng)度低,分子表面活性基團(tuán)少,表面極性低,使得在壓縮及剪切力作用下容易產(chǎn)生斷裂,而且芳綸纖維表面易吸水,導(dǎo)致芳綸纖維與樹(shù)脂基體結(jié)合成的兩相界面強(qiáng)度低、層間剪切強(qiáng)度較小,影響了復(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮。因此,為了發(fā)揮芳綸纖維復(fù)合材料的綜合性能,通過(guò)對(duì)纖維進(jìn)行表面改性[2-3]和選擇合適的樹(shù)脂基體來(lái)改善芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面結(jié)合情況成為了復(fù)合材料學(xué)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

    鑒于以上原因本文重點(diǎn)討論近年來(lái)關(guān)于芳綸復(fù)合纖維材料在纖維表面改性和適用樹(shù)脂基體選擇上的研究。

2芳綸表面改性

    芳綸纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)使得酰胺基團(tuán)很難樹(shù)脂的原子或基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),纖維表面呈現(xiàn)出較大的化學(xué)惰性,纖維與樹(shù)脂的界面結(jié)合能較低,粘附性及浸潤(rùn)性很差,兩相界面粘結(jié)不理想,而載荷又都是通過(guò)界面來(lái)進(jìn)行應(yīng)力傳遞的,導(dǎo)致復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度低,影響了復(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮,限制了它在復(fù)合材料中的廣泛應(yīng)用。

    芳綸纖維表面改性的主要目的是使纖維表面粗糙度增加或在纖維表面引入一定數(shù)量的活性基團(tuán) (-COOH,-OH,-NH2等)芳綸纖維表面改性技術(shù)可分為物理改性和化學(xué)改性兩類,物理改性所需技術(shù)手段較高,本文重點(diǎn)討論化學(xué)改性手段。國(guó)內(nèi)外研究的芳綸表面處理方法很多,但真正實(shí)際應(yīng)用的并不多。在這些方法中,化學(xué)表面接枝改性和等離子體改性兩種技術(shù)是處理效果比較明顯的。

2.1物理改性

   物理改性法主要有等離子體處理法,超聲波浸漬改性法,高能射線法(高能射線法又分為r射線、x射線和高能電子束法),表面涂層法。重點(diǎn)討論運(yùn)用較多的等離子體處理法和表面涂層法。

2.1.1等離子體處理法

   等離子體處理技術(shù)是目前芳綸纖維表面處理方法中研究最多的一種,包括等離子體活化和等離子體接枝等技術(shù),用惰性氣體和反應(yīng)性氣體條件下冷等離子體處理芳綸纖維表面[4]。

    Ping[5]采用氧等離子體對(duì)芳綸纖維進(jìn)行處理,其復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度由處理前的39.2MPa提高到處理后的40.4-52.0MPa。

    S.R.Wu采用NH3-,O2-,和H2O-等離子體對(duì)芳綸纖維進(jìn)行處理,其復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度由處理前的20.6MPa提高到處理后的22.5~33.1MPa。

    2009年,大連理工大學(xué) Wang[5] 等人用氧等離子體改性聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA),發(fā)現(xiàn)等離子刻蝕和氧化反應(yīng)處理后的芳綸表面有新的極性基團(tuán) O-C=O 形成,表面粗糙程度增加,表面形態(tài)發(fā)生變化,同時(shí)纖維表面吸濕能力和自由能提高。

等離子體處理效果較好,但是等離子體處理過(guò)程中需保持較高的真空度,進(jìn)行連續(xù)在線處理存在很大的困難,且技術(shù)要求高。

2.1.2超聲波浸漬改性法

超聲波浸漬改性法是一種利用超聲振動(dòng)能量來(lái)改變物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、功能或加速這些改變的過(guò)程的超聲波浸漬技術(shù),通過(guò)增加纖維表面極性基團(tuán)的含量和纖維表面粗糙度來(lái)提高材料的界面粘結(jié)性能,卻對(duì)纖維損害較小、較有效地提高復(fù)合材料力學(xué)性能的方法。它對(duì)改善樹(shù)脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)性能的作用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn):一是在超聲作用下,樹(shù)脂膠液的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化,有利于提高樹(shù)脂基體的活性;二是利用超聲的振蕩來(lái)消除膠槽中的氣泡,空氣以及其它雜物,使膠液能均勻地浸潤(rùn)纖維,從而改善復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能。

2.1.3表面涂層法

    表面涂層法是在芳綸纖維表面涂上柔性樹(shù)脂,然后與樹(shù)脂基體復(fù)合,有利于芳綸纖維與基體形成良好的粘合界面.該涂層可以鈍化裂紋的擴(kuò)展,增大纖維的拔出長(zhǎng)度,從而增加材料的抗破壞能力。

    1998年,西安交通大學(xué)宋月賢等[6]用不含有機(jī)溶劑的水溶液高活性改性環(huán)氧樹(shù)脂(CSJR-2)活化液和預(yù)縮合間苯二酚-甲醛樹(shù)脂(SJR-1)配制的RFL浸漬液處理芳綸簾線,獲得了令人滿意的黏合活化效果.此活性劑不含有機(jī)溶劑,工藝簡(jiǎn)單,可以避免纖維表面未固化的環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)人體的侵害。

2.2化學(xué)改性

化學(xué)改性主要包括有表面接枝、表面刻蝕、偶聯(lián)劑等方法。

2.2.1表面刻蝕改性

    表面刻蝕技術(shù)是通過(guò)化學(xué)試劑處理芳綸,引起纖維表面的酰胺鍵水解,從而破壞纖維表面的結(jié)晶狀態(tài),使纖維表面粗化.人們常用酰氯類(甲基丙烯酰氯等)、酸堿類(乙酸酐等)等化學(xué)刻蝕劑來(lái)處理芳綸。

    1989年,希臘Andreopoulos等[7],以及1997年,希臘Tarantili采用甲基丙烯酰氯的CCl4溶液對(duì)芳綸進(jìn)行了處理,一方面,表面粗糙度增加,增大了纖維與基體的嚙合,同時(shí)除去了弱界面層,增加纖維/基體間的接觸面積;另一方面提高了纖維的表面能,使樹(shù)脂更有效地潤(rùn)濕纖維,因而使改性后的芳綸/環(huán)氧復(fù)合材料韌性提高8%。

    1999年,新加坡Yue[8]采用乙酸酐刻蝕芳綸表面也使界面剪切強(qiáng)度從38 MPa提高到63 MPa,提高了60%,這主要是乙酸酐的作用使纖維表面氧含量增大,從而增大了纖維與基體表面的潤(rùn)濕與結(jié)合。

    王楊等[9]采用不同濃度的磷酸對(duì)芳綸纖維進(jìn)行處理,酸性物質(zhì)具有較強(qiáng)的表面氧化和表面刻蝕的能力,當(dāng)濃度達(dá)到20%時(shí),復(fù)合材料的界面性能最佳,其層間剪切強(qiáng)度和界面粘結(jié)強(qiáng)度分別達(dá)到62MPa和60.8MPa,高于未處理纖維的復(fù)合材料。

2.2.2表面接枝

   在芳綸表面進(jìn)行接枝改性是化學(xué)改性方法中研究最多的方法之一。據(jù)接枝官能團(tuán)位置的不同,大致可分為:苯環(huán)上的接枝反應(yīng)和取代芳綸表層分子中酰胺鍵上氫的接枝反應(yīng)。

    Ou[10]等采用氯丙烯和3-氯丙基三甲氧基硅烷在Kevlar纖維表面接枝改性,研究表明接枝改性改善了Kevlar纖維與高密度聚乙烯間的相容性,提高了Kevlar纖維/木粉/高密度聚乙烯復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。

    B.J.Briscoe等[11]采用無(wú)水反應(yīng)路線,成功將丙二醇、烷基、環(huán)氧基及三甲基硅烷等基團(tuán)接枝到芳綸纖維表面,表面接枝后的芳綸纖維與樹(shù)脂間的接觸角、纖維與水及二碘甲烷的粘附作用都明顯降低。

2.2.3偶聯(lián)劑改性法

    通過(guò)偶聯(lián)劑的連接作用,可使纖維和基體緊密地結(jié)合在一起,從而改善材料的界面性能。Menon[12]采用鈦酸鹽偶聯(lián)劑處理芳綸纖維表面提高芳綸纖維的粘結(jié)性能,處理后芳綸纖維復(fù)合材料的彎曲性能得到明顯的提高,吸濕明顯降低。

2.2.4其他化學(xué)改性方式

氟氣改性處理,稀土改性處理。

    不管是化學(xué)改性還是物理改性都存在處理工藝復(fù)雜、連續(xù)在線處理困難、會(huì)對(duì)纖維表面結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷、有三廢等問(wèn)題。因此樹(shù)脂基體的研究顯得重要,從樹(shù)脂基體入手,根據(jù)芳綸纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),合成芳綸纖維具有良好浸潤(rùn)性的新型樹(shù)脂作基體對(duì)芳綸纖維復(fù)合材料發(fā)展顯得重要。

3芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用樹(shù)脂基體的研究

作為纖維增強(qiáng)的樹(shù)脂基體,其主要作用是傳遞纖維之間的應(yīng)力;降低、減緩?fù)饬?duì)復(fù)合材料的沖擊,同時(shí)能保護(hù)纖維免受外力的摩擦損耗。在眾多樹(shù)脂中,應(yīng)用較多的是環(huán)氧樹(shù)脂,酚醛樹(shù)脂,也用到雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂,聚氨酯樹(shù)脂,聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺樹(shù)脂。

3.1環(huán)氧樹(shù)脂

環(huán)氧樹(shù)脂是一類重要的熱固性樹(shù)脂,含有獨(dú)特的環(huán)氧基以及經(jīng)基、醚鍵等活性基團(tuán)和極性基團(tuán),具有良好的力學(xué)性能、粘接性能、耐腐蝕性和電絕緣性,因此被廣泛應(yīng)用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域。在芳綸/環(huán)氧復(fù)合材料中,主要利用環(huán)氧樹(shù)脂中氧氫原子的含量高,易于與纖維表面的極性基團(tuán)形成鍵合作用,從而提高其層間剪切強(qiáng)度和芳綸纖維的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化率,因而在芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中使用最廣。由于環(huán)氧樹(shù)脂種類較多,常用的芳綸纖維體系有EPR L20環(huán)氧樹(shù)脂體系,E51環(huán)氧樹(shù)脂體系,Kevlar 49增強(qiáng)Epikote 828環(huán)氧樹(shù)脂體系等,性能各異,因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)不同的方法對(duì)多種樹(shù)脂進(jìn)行了研究。

    英國(guó)的Pieter J. de Lange等人通過(guò)單絲拔出實(shí)驗(yàn),拉曼光譜實(shí)驗(yàn),XPS實(shí)驗(yàn),接觸角測(cè)試以及原子力顯微鏡等方法對(duì)芳綸增強(qiáng)EPR L20環(huán)氧樹(shù)脂體系的界面粘結(jié)性能進(jìn)行了全面的分析。結(jié)果顯示纖維表面氧氮含量提高,復(fù)合材料界面強(qiáng)度較高。

日本的K. Komai和K. Minoshim 研究了吸水性對(duì)芳綸纖維拉伸性能及界面粘結(jié)性能的影響,其選用的復(fù)合體系是Kevlar49/#2500。結(jié)果表明:干燥時(shí)拉伸十燥時(shí)拉伸強(qiáng)度為163.4MPa.吸濕后為85.9MPa。

但在通常情況下,與其他熱塑性塑料相比,未改性的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂不是用作摩擦材料的最佳選擇。用納米材料改性環(huán)氧樹(shù)脂,提高摩擦性能和基體的機(jī)械性能。Qingming Jia等用聚氨酯和蒙脫土改性的有機(jī)物改性環(huán)氧樹(shù)脂納米復(fù)合材料,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改性后的環(huán)氧樹(shù)脂基體的摩擦系數(shù)和摩擦損耗有較大幅度的降低,基體的機(jī)械性能和熱性能也同樣得到提高。

3.2酚醛樹(shù)脂

酚醛樹(shù)脂存在著著模量過(guò)高、硬度大、耐高溫性能差等缺點(diǎn),因此在摩擦材料領(lǐng)域?qū)Ψ尤?shù)脂的研究和開(kāi)發(fā)主要集中在增加酚醛樹(shù)脂的韌性、提高耐熱性。

 為提高酚醛樹(shù)脂作為摩擦材料的物理性能和摩擦性能,Seong Jin Kim等研究了用芳綸纖維紙漿增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基體,芳綸纖維紙是一個(gè)很好的加工助劑,且具有良好的填充保留率,同時(shí)能提高摩擦性能和摩擦穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酚醛樹(shù)脂與芳綸纖維紙間的空隙和硬度成正比關(guān)系,芳綸纖維紙改性的酚醛樹(shù)脂的摩擦性能具有很好的熱穩(wěn)定性、摩擦穩(wěn)定性。

3.3雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂

    雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)由順丁烯二酸酐與芳香二胺通過(guò)縮聚而成,以馬來(lái)酰亞胺為活性端基的雙官能團(tuán)化合物。雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂作為一種耐熱性的高性能樹(shù)脂基體,幾年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。

T.K. Lin和S.J.Wu等人用柔性官能團(tuán)對(duì)BMI進(jìn)行改性,制備了芳綸/(BMI-DMA)、芳綸/BMPP和芳綸/BMIF三種層合板,通過(guò)單絲拔出實(shí)驗(yàn)測(cè)試其層間剪切強(qiáng)度。結(jié)果表明后兩種體系ILSS值明顯高于未改性的芳綸/(BMI-DMA)體系。同時(shí)得出處理液濃度為0.2%,處理時(shí)間為150s時(shí)為最優(yōu)條件,此時(shí)ILSS值最高。

3.4聚酰胺樹(shù)脂

聚酰胺(俗稱尼龍,PA)是一種重要的、應(yīng)用較廣的熱塑性工程塑料,具有優(yōu)異的性能,但對(duì)溫度、水分較為敏感,隨著溫度和濕度的增大,其化學(xué)性能降低,尺寸穩(wěn)定性受到影響,但其沖擊性能有所提高。芳綸纖維可用于增強(qiáng)聚酰胺基體。如果將芳綸纖維編織成三維結(jié)構(gòu),纖維貫穿材料的三個(gè)方向形成整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這就能克服傳統(tǒng)單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料沿纖維橫向方向剛度和強(qiáng)度性能較差的情況,但這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度偏小,層與層之間粘結(jié)不牢,受沖擊時(shí),材料的韌性低。

 D.H. Gordona等對(duì)芳綸纖維增強(qiáng)PA4b復(fù)合材料的摩擦性能進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)芳綸纖維的含量15%時(shí),其增強(qiáng)的PA46的復(fù)合材料的性能最差,但在較大的載荷和測(cè)試速率時(shí),具有較高的磨損率。

3.5聚酰亞胺樹(shù)脂

聚酰亞胺(PI)主要由二元胺和二元酐可通過(guò)縮聚型或加聚合成而制得,是綜合性能最好,應(yīng)用最廣的特種工程材料。屬于絕緣材料,根據(jù)活性封端基,熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂可分為以Nadic酸配封端的PMR聚酰亞胺,乙炔封端的聚酰亞胺和雙馬來(lái)酰亞胺。其中PMR聚酰亞胺應(yīng)用最廣,由美國(guó)的NASA  Lewis研究中心研發(fā)[12],以PMR型聚酰亞胺為基體的復(fù)合材料主要應(yīng)用在航天材料。

3.6聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有操作簡(jiǎn)單、生物相容性優(yōu)良、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)界被廣泛應(yīng)用于作為義齒基托的主要樹(shù)脂基體。然而由于PMMA較容易碎裂,義齒基脫和容易變形,為了提高PMMA的機(jī)械性能,人們開(kāi)始研究用金屬材料、碳纖維等材料增強(qiáng)PMMA基體。

T. M. Wright等研究了芳綸纖維增強(qiáng)聚甲基丙烯酸甲酯的機(jī)械性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面,采用芳綸纖維增強(qiáng)PMMA樹(shù)脂基體大大增加了材料的彈性模量和抗張強(qiáng)度,當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)位7%含量的纖維時(shí),材料的強(qiáng)度和斷裂切性分別提高了32%和74%。

3.7新型乙烯基酯樹(shù)脂

       乙烯基酯樹(shù)脂是60年代發(fā)展起來(lái)的新型樹(shù)脂。它集良好的耐熱性、耐腐蝕性和韌性于一身,綜合了環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)良的機(jī)械性能,又有類似于不飽和聚酯樹(shù)脂的良好工藝特性和固化特性。此外,乙烯基酯樹(shù)脂可通過(guò)輻射、紫外線、電子射線來(lái)固化。因而近年來(lái)乙烯基酯樹(shù)脂得到了廣泛的應(yīng)用。乙烯基酯樹(shù)脂的特點(diǎn)是分子中含有端基不飽和雙鍵,合成方法主要是通過(guò)不飽和酸與低分子量聚合物分子中的活性點(diǎn)反應(yīng),引進(jìn)不飽和雙鍵。目前國(guó)內(nèi)外通常使用的骨架聚合物為各種類型的環(huán)氧樹(shù)脂,不飽和酸為甲基丙烯酸或丙烯酸等。

王耀先等研制的新型BEM-3乙烯基酯樹(shù)脂,合成中沒(méi)有使用價(jià)格較高的環(huán)氧樹(shù)脂,而是首次開(kāi)發(fā)采用2,2’-(4,4’-二羥乙基酚基)丙烷(簡(jiǎn)稱OA)作為骨架,OA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,性能優(yōu)良,合成原料來(lái)源廣泛,制備工藝比較簡(jiǎn)單。用OA作骨架制得的BEM-3樹(shù)脂,不僅具有良好的固化特性和工藝性能,而且具有優(yōu)良的耐熱性和耐腐蝕性。

       3.8新型AFR樹(shù)脂

王耀先等[13]根據(jù)芳綸纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了一類對(duì)芳綸纖維具有良好浸潤(rùn)性的新型樹(shù)脂(AFR)作基體,通過(guò)層壓成型工藝制備了芳綸/AFR復(fù)合材料。該復(fù)合材料界面粘結(jié)性好,芳綸單向增強(qiáng)AFR樹(shù)脂基復(fù)合材料層壓板的層間剪切強(qiáng)度和橫向拉伸強(qiáng)度分別為72.1 MPa和29.3 MPa,分別比芳綸/E-51環(huán)氧樹(shù)脂單向復(fù)合材料提高了24.3%和27.9%.由此可見(jiàn),采用AFR樹(shù)脂作基體,制備芳綸/AFR復(fù)合材料,無(wú)須對(duì)纖維進(jìn)行復(fù)雜而效果又不甚理想的表面處理,就可以明顯改善纖維與樹(shù)脂的界面粘結(jié)性能,獲得性能優(yōu)異的新型復(fù)合材料。

4總結(jié)與展望

對(duì)于芳綸纖維的表面改性技術(shù)的研究己經(jīng)有了很多的報(bào)道,但是外在的處理方法(無(wú)論是化學(xué)處理還是物理方法)總會(huì)在一定程度上對(duì)纖維材料木身的性能造成損傷。因此,如何在兼顧表面處理效果與纖維木身性能兩者之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高纖維與樹(shù)脂基體之間的界面結(jié)合能力仍然是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間的研究難點(diǎn)和重點(diǎn)。在今后的研發(fā)工作中應(yīng)加大基礎(chǔ)研究的深度和系統(tǒng)性,同時(shí)注重產(chǎn)、學(xué)、研的深入融合,加快基礎(chǔ)研究的工程化應(yīng)用的進(jìn)程。從基礎(chǔ)研究的角度來(lái)看,該領(lǐng)域的研究可以著重從以下3個(gè)方面考慮。一是從聚合物的合成出發(fā),應(yīng)用分子設(shè)計(jì)與剪裁原理引入特定的官能基團(tuán),達(dá)到提高纖維表面極性的目標(biāo);二是從纖維成型出發(fā),通過(guò)紡絲過(guò)程中對(duì)纖維進(jìn)行官能化改性;三是在復(fù)合材料設(shè)計(jì)與成型方面出發(fā),通過(guò)新原理、新效應(yīng)、新工藝的研究,獲得綜合性能優(yōu)異的新型芳綸纖維復(fù)合材料。

芳綸纖維對(duì)高性能樹(shù)脂基體的基本要求為:樹(shù)脂本身具有較好的力學(xué)性能和耐熱性能,室溫或工作溫度下粘度較低,有一定的儲(chǔ)存期,對(duì)芳綸纖維具有較好的浸潤(rùn)性、粘附性和匹配性,樹(shù)脂的固化溫度不應(yīng)過(guò)高而且在固化溫度下有較好的反應(yīng)性[14]。因此開(kāi)發(fā)帶有多活性官能團(tuán)、耐熱、高模量、高韌性、高透波率的樹(shù)脂基體成為目前的首要任務(wù)。

 
 
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