PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備及其性能的研究.pdf

1、高強(qiáng)高模PBO纖維作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)體，具有廣闊的應(yīng)用前景。考察 PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能對(duì)其應(yīng)用有指導(dǎo)意義。同時(shí)又由于 PBO纖維表面光滑，且大分子鏈上無(wú)極性官能團(tuán)，致使其與樹(shù)脂基體之間的界面粘結(jié)性能差。因此，如何提高 PBO纖維與樹(shù)脂之間的界面粘結(jié)性能成為PBO纖維研究的方向之一。
　　本論文采用不同的成型技術(shù)制備 PBO纖維與環(huán)氧樹(shù)脂單向復(fù)合材料和織物復(fù)合材料，考察了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、模量與其成型技術(shù)、纖維

2、含量的關(guān)系；同時(shí)采用表面涂層法來(lái)研究 PBO纖維與樹(shù)脂的粘結(jié)性能。主要工作如下：
　　首先，確定了環(huán)氧樹(shù)脂618/固化劑593體系的固化工藝參數(shù)，半固化階段：50℃/150min；模壓階段：預(yù)熱80℃/5min，80℃/0.3MPa/5min，80℃/2.5MPa/6min。采用長(zhǎng)絲纏繞成型工藝和模壓成型技術(shù)制備PBO纖維/環(huán)氧樹(shù)脂單向復(fù)合材料，選用合適的墊片與試樣形狀進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明：?jiǎn)蜗驈?fù)合材料拉伸強(qiáng)度和模量隨著PBO纖

3、維含量增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)纖維含量達(dá)56％左右時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度和模量達(dá)最大，分別為1.44GPa、41.7GPa。通過(guò)SEM分析，纖維與樹(shù)脂在界面脫粘，纖維與環(huán)氧的界面粘結(jié)性差，破壞形式屬于界面破壞，沒(méi)有發(fā)揮出纖維的最高強(qiáng)度。
　　其次，為了進(jìn)一步改善 PBO纖維與樹(shù)脂的界面性能，使用聚芳酰胺和固化劑二亞乙基三胺分別對(duì)纖維表面進(jìn)行處理，通過(guò)考察纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面形貌及纖維與樹(shù)脂之間界面剪切強(qiáng)度（IFSS），來(lái)研究?jī)?/p>

4、種涂層劑對(duì) PBO纖維表面性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：固化劑對(duì)PBO纖維的改性效果更顯著，與未處理PBO纖維相比，經(jīng)聚芳酰胺處理的纖維與樹(shù)脂 IFSS增加了70%，而經(jīng)過(guò)固化劑處理的 IFSS增加95%；破壞模式也由純粹的界面破壞變成基體與纖維本體的破壞。另外，經(jīng)固化劑處理纖維，通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞制備纖維單向復(fù)合材料，其力學(xué)性能有著顯著提高。通過(guò) SEM，進(jìn)一步證實(shí)了破壞模式為基體與纖維本體的共同破壞。
　　最后，將纖維織成織物，通過(guò)不同的成

5、型技術(shù)分別制備PBO/PA復(fù)合材料和 PBO/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，考察了織物層數(shù)對(duì)纖維含量的影響，并對(duì)材料的徑向拉伸強(qiáng)度、模量及其表面形貌進(jìn)行了初步研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：PA膜片數(shù)一定時(shí)，減少織物層數(shù)，纖維含量降低且降低趨勢(shì)減緩；當(dāng)纖維含量為61%左右時(shí)，PBO/PA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與模量達(dá)最大值分別為876.4MPa、44.0GPa；在一定厚度范圍內(nèi)（<1.5mm），增加織物層數(shù)可使得PBO/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合板中PBO纖維含量增加，同時(shí)也使得復(fù)