常壓氧氣DBD等離子體對(duì)PBO纖維及PBO-BMI復(fù)合材料界面性能的影響.pdf

1、PBO是聚對(duì)苯撐苯并二噁唑的簡(jiǎn)稱，由其制成的纖維具有低密度、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中，被譽(yù)為21世紀(jì)超級(jí)纖維。雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)樹(shù)脂是一種廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的新型耐高溫的熱固性樹(shù)脂。由于PBO纖維表面光滑，表面化學(xué)活性低，缺少活性基團(tuán)，導(dǎo)致PBO/BMI復(fù)合材料界面粘結(jié)性差，嚴(yán)重影響PBO/BMI復(fù)合材料的綜合性能。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，很有必要對(duì)PBO纖維進(jìn)行改性。
　　本論文采用常壓氧氣DBD

2、等離子體對(duì)PBO纖維表面進(jìn)行改性處理，利用溶液預(yù)浸漬濕法纏繞技術(shù)和高溫模壓成型工藝制備PBO/BMI復(fù)合材料。采用X-射線光電子能譜(XPS)測(cè)試PBO纖維表面元素組成、化學(xué)結(jié)構(gòu);原子力顯微鏡(AFM)計(jì)算PBO纖維表面的粗糙度;掃描電子顯微鏡(SEM)觀察PBO纖維表面形貌;萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試PBO/BMI復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度(ILSS);測(cè)試吸水率反映界面粘結(jié)性的情況;
　　本論文首先考察了放電時(shí)間和放電功率密度對(duì)PBO纖維

3、表面及PBO/BMI復(fù)合材料性能的影響。經(jīng)氧氣DBD等離子體處理后，PBO纖維表面氧元素含量增加，碳元素含量減少，并引入了新的含氧基團(tuán)(-O-C=O)。同時(shí)氧氣DBD等離子體對(duì)PBO纖維表面具有明顯的刻蝕作用。當(dāng)?shù)入x子體放電時(shí)間為24s，放電功率密度為30W/cm3時(shí)，纖維表面極性官能團(tuán)-O-C=O、-C-O-、-C-O-含量分別達(dá)到5.04％、14.61％、22.02％;粗糙度由192.4nm增大到291.7nm;層間剪切強(qiáng)度由43.

4、9MPa增大到62MPa，吸水率由1.96％下降到了1.53％。從而得出:放電時(shí)間24s，放電功率密度30W/cm3時(shí)，為最佳處理工藝。
　　其次考察了氧氣DBD等離子體處理PBO纖維后的時(shí)效性對(duì)纖維表面及PBO/BMI復(fù)合材料性能的影響。將處理的纖維放置空氣中10天過(guò)程中，纖維表面的氧元素含量、極性基團(tuán)含量迅速降低，層間剪切強(qiáng)度由62MPa減小到了52MPa左右，吸水率由1.53％上升到了1.90％左右。但在10天以后，隨著放置