聚磷腈彈性體與聚酰胺材料的界面研究.pdf

1、對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，增強(qiáng)纖維與橡膠基體之間界面性能是影響其性能的關(guān)鍵因素，論文合成了芳氧基聚磷腈和氟化聚磷腈彈性體，并研究了Kevlar、尼龍6、聚酰亞胺(PI)、聚乙烯(PE)等與聚磷腈基體材料之間的界面性能。
　　1、以六氯環(huán)三磷腈為單體，采用親核取代的方法，制備了氟化聚磷腈和芳氧基聚磷腈兩種彈性體，通過核磁、GPC以及DSC等手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時對纖維增強(qiáng)的聚磷腈彈性體的硫化性能和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
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2、、在此基礎(chǔ)上，對聚磷腈材料與幾種高分子材料的界面作用進(jìn)行相關(guān)研究。對Kevlar、尼龍6、PI及PE等四種高分子材料對聚磷腈橡膠的增強(qiáng)效果以及它們的界面作用進(jìn)行了研究。從上述幾種纖維材料在聚磷腈橡膠中的拔出實驗對比研究發(fā)現(xiàn)，含酰胺基團(tuán)的Kevlar纖維與PDAP、PDFP之間的平均剝離力分別約為18N和22N;含酰胺基團(tuán)的尼龍6纖維與PDAP、PDFP之間的平均剝離力分別約為14N和18N;而不含酰胺基團(tuán)的碳纖維和PI與兩種磷腈之間的剝

3、離力分別只有10～11N和5～6N。根據(jù)試驗結(jié)果，Kevlar纖維與聚磷腈基體之間的界面剪切強(qiáng)度最大。微觀SEM圖可以看出，Kevlar纖維纏繞團(tuán)結(jié)在界面斷裂縫處，表面附著有聚磷腈彈性體材料，即聚磷腈與Kevlar纖維的界面作用現(xiàn)象明顯，而PI纖維與碳纖維表面相對光滑，未見顯著的聚磷腈彈性體附著，與兩種磷腈在界面的相互作用力較弱。
　　3.將聚磷腈彈性體與Kevlar薄膜、尼龍6薄膜、PI薄膜和PE薄膜進(jìn)行復(fù)合并剝離后，發(fā)現(xiàn)含有酰

4、胺基團(tuán)的Kevlar薄膜和尼龍6薄膜表面明顯粘附了聚磷腈彈性體材料:通過紅外光譜的研究發(fā)現(xiàn)，其在1250cm-1處的P=N伸縮振動峰，并且發(fā)生了“紅移”現(xiàn)象，認(rèn)為極有可能是其酰胺基團(tuán)與聚磷腈主鏈之間存在氫鍵作用，使他們之間的界面作用力增強(qiáng)，進(jìn)而提高了其對聚磷腈彈性體材料的增強(qiáng)作用。而相應(yīng)的PI薄膜和PE薄膜未見明顯的聚磷腈吸附現(xiàn)象，紅外光譜表征亦未見相應(yīng)的聚磷腈吸收峰。
　　4.采用全自動界面張力測試儀研究了Kevlar薄膜、尼龍

5、6薄膜、PI薄膜及PE薄膜與不同濃度的聚磷腈溶液間的界面張力，發(fā)現(xiàn)Kevlar以及尼龍6與兩種聚膦腈之間存在較強(qiáng)的界面作用力，其中Kevlar以及尼龍6與PDFP之間存在最佳界面作用濃度，在該濃度時兩種具有酰胺結(jié)構(gòu)的纖維能與PDFP之間產(chǎn)生兩者各自最大的界面作用力:含有酰胺基團(tuán)的Kevlar與PDFP的最強(qiáng)界面作用力對應(yīng)的PDFP溶液最佳濃度為10mg/ml，含有酰胺基團(tuán)的尼龍6與PDFP的最強(qiáng)界面作用力對應(yīng)的PDFP溶液最佳濃度為7m

6、g/ml。而Kevlar以及尼龍6與PDAP之間未發(fā)現(xiàn)最佳界面作用濃度。
　　5.采用動態(tài)接觸角的粘附力測試附件對聚磷腈彈性體與Kevlar薄膜、尼龍6薄膜、PI薄膜及PE薄膜在水相的界面結(jié)合力進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，兩種聚磷腈與含有酰胺基團(tuán)的Kevlar以及尼龍6薄膜的粘附力大小相近，其中，以Kevlar與兩種聚磷腈作用力略高于尼龍6薄膜與聚磷腈的作用力，分別達(dá)到1.0g～1.2g與0.8g～1.0g;而聚酰亞胺薄膜與聚乙烯薄膜與