等離子體處理對PBO纖維、碳纖維表面性能及其復合材料界面性能的影響.pdf

1、聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維增強雙馬來酰亞胺樹脂(BMI)基復合材料具有優(yōu)異的力學性能、耐熱性以及良好的透波性，預期可作為承力結構材料或結構-功能一體化材料在國防軍工和航空航天等高科技領域得到廣泛應用;C/PBO混雜纖維增強BMI樹脂基復合材料不僅具有優(yōu)異的力學性能，且可作為吸波隱身材料在未來的國防軍工領域得到廣泛應用。而PBO纖維和碳纖維表面光滑、呈現(xiàn)化學惰性，使其與樹脂基體的界面粘結性能差，阻礙了其在實際工程領域中的應用。因此，

2、要對PBO纖維和碳纖維進行表面改性，以提高其復合材料的界面粘結性能，獲得綜合性能優(yōu)異的復合材料。
　　本論文采用常壓DBD等離子體對PBO纖維進行表面改性處理，選用了空氣和氧氣兩種放電氣體。分別研究了兩種等離子體的放電時間和放電功率密度對PBO/BMI復合材料層間剪切強度(ILSS)的影響，并采用X-射線光電子能譜儀(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和動態(tài)接觸角分析儀(DCA)等手段分析了PBO纖維表面化

3、學組成、表面形貌、粗糙度以及表面自由能隨等離子體放電參數(shù)的變化。此外，對等離子體處理前后PBO纖維進行了單絲拉伸測試(SFTS)。
　　空氣和氧氣DBD等離子體都可以有效地提高PBO/BMI復合材料的界面粘結性能，其ILSS值最高達到了57.1MPa和62.0MPa，分別比未處理時提高了30.1％和41.2％。原因是PBO纖維表面的極性和反應活性提高，同時表面形貌變得復雜、粗糙度上升;此外，合適的等離子體處理工藝不會明顯降低PBO

4、纖維的單絲拉伸性能。當?shù)入x子體處理后的PBO纖維放置于空氣中時，PBO/BMI復合材料的ILSS隨放置時間的延長而降低;對氧氣DBD等離子體處理后的PBO纖維表面進行時效性分析發(fā)現(xiàn)，其表面化學活性隨放置時間明顯下降，但纖維表面形貌和粗糙度隨放置時間變化不大。另外，PBO纖維的單絲拉伸性能也基本不隨放置時間而變化。復合材料的層間剪切破壞形貌表明，等離子體處理后，其層間剪切破壞模式從纖維與樹脂界面破壞轉變?yōu)榫植繕渲瑑染燮茐摹?br>　　采用