PBO-PIPD復(fù)合纖維的制備及其性能的研究.pdf

1、聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維被譽(yù)為“有機(jī)纖維之王”，具有高強(qiáng)、高模、優(yōu)異的熱氧穩(wěn)定性等性能，在國(guó)防軍事、航空航天、民用高科技領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是作為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)體，PBO纖維與樹脂之間的界面性能差，使之在應(yīng)用中受到一定的限制。本論文以改善PBO纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料界面性能為目的，通過在PBO聚合過程中加入[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑](PIPD)聚合物制備出PBO/PIPD復(fù)合纖維，在基本不降

2、低PBO纖維強(qiáng)度的情況下，通過纖維的復(fù)合化提高其增強(qiáng)復(fù)合材料的界面性能。
　　本論文通過在PBO聚合過程中加入PIPD聚合物進(jìn)行共混制備復(fù)合纖維。通過研究聚合過程中分子量變化以及不同共混溫度制備的復(fù)合纖維的力學(xué)性能、不同紡絲速率紡制纖維的直徑，確定復(fù)合纖維最佳的合成和紡絲工藝參數(shù)；利用X射線衍射、X射線光電子能譜、熱失重分析和浸潤(rùn)性測(cè)試對(duì)PBO/PIPD復(fù)合纖維的微晶尺寸、表面元素含量、纖維的耐熱性以及纖維的表面能進(jìn)行表征；最后采

3、用樹脂微球單絲拔出的方法對(duì)PBO/PIPD復(fù)合纖維與環(huán)氧樹脂之間的界面剪切強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。
　　結(jié)果表明，制備復(fù)合纖維的最佳工藝條件為：共混溫度為PBO聚合過程中的160℃；在超聲的條件下將PIPD聚合物在多聚磷酸溶液中進(jìn)行攪拌2h后加入到PBO聚合體系中，PIPD聚合物混合更均勻；最佳紡絲速率為90m/min。PBO/PIPD復(fù)合纖維表面N元素的含量高于PBO纖維；復(fù)合纖維的表面形貌比PBO纖維更緊密，單絲拉伸斷裂的纖維斷面形貌

4、與PBO纖維相比，微纖化情況更少，分層現(xiàn)象減少；隨著PIPD加入量的增多，纖維的拉伸強(qiáng)度與PBO纖維相比下降的更多，微晶尺寸也更小；復(fù)合纖維與去離子水、乙二醇之間的接觸角，隨著PIPD含量的增大而減小，復(fù)合纖維的表面能越來越大。復(fù)合纖維與環(huán)氧樹脂之間的界面剪切強(qiáng)度較PBO纖維與環(huán)氧樹脂之間有了很大的提高，當(dāng)PIPD含量為10mass％時(shí)，界面強(qiáng)度提高了63.8%；通過PBO纖維、復(fù)合纖維界面剪切破壞形貌可以看出，復(fù)合纖維表面有殘余的環(huán)氧