芳綸織物的DBD等離子體處理及其復(fù)合材料力學(xué)性能.pdf

1、芳綸纖維作為一種高性能纖維，具有高強(qiáng)、高模、耐高溫等優(yōu)良特性，被廣泛用作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)體。但芳綸纖維表面光滑，且浸潤性較差，樹脂不能牢固的結(jié)合在其表面，界面強(qiáng)度較低，影響了芳綸的應(yīng)用。因此，對芳綸進(jìn)行表面改性處理十分必要。
　　本文采用射頻介質(zhì)阻擋放電(RF-DBD)等離子體對芳綸織物進(jìn)行改性處理，通過變換處理時(shí)間、氧氣流量、放電功率和調(diào)制頻率來尋求較好的改性效果。本文利用掃描電子顯微鏡(SEM)和掃描探針顯微鏡(SPM)

2、來觀察芳綸織物表面形貌和粗糙度的變化，采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)和X射線光電子能譜(XPS)來分析芳綸織物表面化學(xué)組成的變化，并對芳綸織物的浸潤性能和拉伸性能進(jìn)行測試。同時(shí)，論文還對芳綸織物增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試，并利用SEM觀察彎曲斷面的形貌來分析破壞機(jī)理。
　　通過實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論如下:
　　(1)不同處理時(shí)間和氧氣流量條件下，經(jīng)等離子體處理后芳綸織物的浸潤性能顯著提高。氧氣流量為10mL/min時(shí)，各個(gè)

3、處理時(shí)間的芯吸高度都高于其它氧氣流量條件下芯吸高度，且芳綸織物表面極性基團(tuán)的含量和粗糙度也顯著增加。芳綸織物原樣的斷裂強(qiáng)力為686.18N，經(jīng)過等離子體處理后織物的斷裂強(qiáng)力均超過700N，最高可達(dá)875.66N。
　　(2)不同放電功率和調(diào)制頻率條件下，經(jīng)等離子體處理后芳綸織物的芯吸高度隨著調(diào)制頻率的增加呈先增后減的變化規(guī)律，此外，芯吸高度隨著放電功率的增加逐漸增大。經(jīng)過等離子體處理后芳綸織物表面C的含量顯著下降，O和N的含量明顯

4、提高，-C-C的含量顯著下降，-COO-、-CONH-等極性基團(tuán)的含量顯著提高。等離子體處理后芳綸織物表面變得凹凸不平，粗糙度顯著增加。放電功率為200W時(shí)，芳綸織物的斷裂強(qiáng)力隨著調(diào)制頻率的增加先增大后減小，在1000Hz時(shí)達(dá)到最大值957.57N。
　　(3)不同處理時(shí)間和氧氣流量條件下，等離子體處理后芳綸織物增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高。抗拉強(qiáng)度由原樣的87.57MPa提高到146.73MPa（20mL/min，90s），彎

5、曲強(qiáng)度由原樣的108.24MPa提高到165.36MPa(10mL/min，90s)。氧氣流量為10mL/min和處理時(shí)間為60s時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到133.82MPa，僅次于最高值，此時(shí)的彎曲強(qiáng)度也提高到137.79MPa，破壞形式為基體破壞。從處理效果和節(jié)約生產(chǎn)成本綜合考慮，氧氣流量10mL/min和處理時(shí)間60s條件更優(yōu)。
　　(4)不同放電功率和調(diào)制頻率的等離子體處理后，芳綸織物增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都有顯