PBO复合材料性能的影响.pdf

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1、上飞，等：PBO纤维表面处理对EP／PBO复合材料性能的影响9PBO纤维表面处理对EP／PBO复合材料性能的影响王飞黄英齐暑华苏武吴道伟(西北工业大学理学院应用化学系，西安710129)摘要通过自制的专用处理剂处理聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维表面，制备了环氧树脂(EP)／PBO纤维复合材料。通过傅立叶变换红外光谱仪和x射线光电子能谱仪对PBO纤维表面状态进行分析，采用扫描电子显微镜对经过剪切性能测试的NOL环试样破坏面形貌进行分析。结果表明，经过专用处理剂C处理后的PBO纤维表面浸润性得到提高，C、O、N三种元素的含量有较大变化，NOL环试样的剪切强度由文献申报道的l

2、5～18MPa提高到27．83MPa，提高了约59％。关键词环氧树脂PBO纤维表面处理表面浸润性剪切强度聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维是由PBO经1实验部分过液晶纺丝技术制得的高性能纤维。它的拉伸强度1．1主要原材料和弹性模量约为芳纶纤维的两倍，并且其作为直链EP：E一51，浙江嘉兴福安化工有限公司；型高分子，被认为具有极限弹性模量。刚直性分子PBO纤维：Zylon—HM，日本东洋纺织公司；链还赋予PBO纤维优异的耐热性，其耐热温度比芳丙酮：天津市富宇精细化工有限公司；纶纤维的高IO0~C，是目前综合性能最优异的一种苯酚：天津市登丰化学品有限公司；有机纤维。因此，PBO

3、纤维被用于航空航天用及民氰酸酯树脂、固化剂、专用处理剂：自制。用先进复合材料的增强材料¨。但是由于PBO1．2主要设备、仪器分子规则有序的取向结构使得纤维表面非常光滑，真空烘箱：DZF一6020型，上海申贤恒温设备分子链之间缺少横向连接，且分子链上的极性杂原厂：子绝大部分包裹在纤维内部，纤维表面极性也很小。电子万能试验机：Instron4505型，英国英斯特朗纤维表面光滑且活性低，不易与树脂浸润，致使纤维公司；与树脂基体之间的界面粘结差，界面剪切强度傅立叶变换红外光谱(grIR)仪：EQUINOX一55低J。差的界面粘结不能较好地进行力的传递从型，德国布鲁克公司；而影响复

4、合材料的综合性能，进而制约了PBO纤维扫描电子显微镜(SEM)：S一570型，日本日立在先进复合材料领域中的应用。公司；目前，在PBO纤维表面改性研究中，大多采用x射线光电子能谱(XPS)仪：AXISULTPA型，等离子体处理、偶联剂处理J、酸处理、辐射英国KratosAnalytical公司。处理‘。和电晕处理¨等方法。经等离子体处理1．3试样制备后，虽然PBO纤维与树脂的界面剪切强度有所提将PBO纤维用无水乙醇浸泡24h后，用蒸馏水高，但是PBO纤维的强度略有下降；电晕处理方法充分清洗，以除去纤维表面的涂覆物，置于真空烘箱对树脂基体与PBO纤维之间界面性能的改善不明中

5、80~C下干燥备用。用苯酚(处理剂A)、氰酸酯树显；偶联剂法在一定程度上改善了两者界面相的结脂(处理剂B)、专用处理剂C处理PBO纤维，并将合力，但是应用于高温下的PBO纤维对偶联剂的耐浓度控制到一定范围。将质量比为100：30的EP和热性能提出了更高的要求。因此，如何有效地增强固化剂溶解于丙酮中，调节胶液粘度到一定范围。PBO纤维与树脂间的界面粘结性而满足其使用性将PBO纤维依次经过表面处理剂溶液和胶液之后，能的要求，成为聚合物／PBO纤维复合材料界面处缠绕在NOL环模具上，随同模具在空气中放置24理的主要研究方向之一。h，然后使用真空烘箱固化，采用90~C／l20℃／

6、150~笔者在PBO纤维表面涂覆一层自制的专用处的阶梯固化方式固化，固化完成后断电随炉冷却，按理剂C来改善纤维与环氧树脂(EP)基体之间的界面性能，使复合材料的剪切强度得到提高。收稿日期：200912．1110工程塑料应用2010年，第38卷，第2期GB2578—1989制备EP／PBO复合材料的NOL环试的一种途径。浸胶固化后复丝的拉伸强度如表3所样。示。1．4性能测试表3浸胶固化后复丝的拉伸强度GPa树脂含量按GB／T3855—2005测试；未处理I最、值l最、值l最、值复丝的拉伸强度按GB／T3362—2005测试；4．213．633．394．903．834．324

7、．1O复合材料的剪切强度按GB／T3357—1982测由表3可以看出，在经过处理剂A处理后，复试。丝的拉伸强度明显下降，这可能是因为经处理剂A2结果与讨论表面腐蚀处理后，纤维本身的力学性能下降；而经处2．1力学性能理剂B和处理剂C处理后的拉伸强度与未处理的由于处理剂A具有较强的腐蚀性，故采用其水复丝较为接近，其中处理剂C处理的试样拉伸强度溶液对PBO纤维表面进行腐蚀处理，期望通过改变相对比较稳定。纤维表面的粗糙程度，以达到改善纤维表面和基体以浸胶缠绕固化后所得的NOL环试样的剪切树脂润湿性的效果。处理剂B和处理剂C则是通强度作