常溫常壓射頻等離子對PBO纖維的表面處理.pdf

1、聚對苯基苯并二嗯唑[Poly(p-phenylene-2，6-benzobisoxazole)，簡稱PBO]纖維是由PBO聚合物經(jīng)過液晶紡絲技術(shù)制得的高性能纖維。在比強度、比模量、耐熱性和阻燃性方面的特殊性能而被廣泛應(yīng)用。但因其表面光滑、表面活性低且呈極強的化學(xué)惰性，與樹脂基體的界面粘接很差，故嚴(yán)重地制約了它在高性能復(fù)合材料中的應(yīng)用。 因此對PBO纖維進行表面改性，提高纖維表面極性，這項關(guān)鍵技術(shù)的突破將使PBO纖維增強樹脂基復(fù)合

2、材料的開發(fā)具有重要意義，并且對于航天、航空和國防等高新技術(shù)領(lǐng)域復(fù)合材料的更新?lián)Q代產(chǎn)生推動作用。與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理改性方法相比較，常溫常壓等離子處理的方法由于纖維的表面反應(yīng)易于控制，對本體損傷較小，對表面極端惰性的高聚物有明顯的改性效果，而且適合連續(xù)化生產(chǎn)，能夠在線配套。 本文主要研究了PBO纖維經(jīng)常溫常壓射頻等離子表面處理后與環(huán)氧樹脂的界面剪切強度及粘合力的變化，研究表明： (1)經(jīng)低溫等離子體表面處理PBO纖維在表面引

3、入了極性基團，表面元素組成有較大改善，纖維表面被等離子體刻蝕，與環(huán)氧樹脂鍵合、機械鎖聯(lián)。界面剪切強度提高50-80％左右；纖維強度損失很小。 (2)PBO纖維經(jīng)低溫等離子體處理，對界面剪切影響力增大，ILSS提高。 (3)經(jīng)SEM觀察分析，低溫等離子體表面處理PBO纖維的破壞首先發(fā)生在纖維表層，呈剪切破壞。 (4)處理時間不易過長，過長容易造成對纖維本科的過度刻蝕。 (5)可適當(dāng)添加表面偶聯(lián)劑，以進一步控

4、制反應(yīng)，提高效果。 (6)經(jīng)等離子處理后纖維的浸潤性得到很大的改善，浸潤角減小。未處理過的纖維接觸角大于100度，氬氣和氬氧混合氣對纖維處理后的接觸角變?yōu)?6和67.3度。說明常溫常壓射頻等離子體對PBO纖維表面的作用增加了纖維表面的粗糙程度，使接觸角減小。 (7)由紅外分析結(jié)果表明：纖維表面經(jīng)等離子處理后由于最終殘留自由基的作用，與空氣接觸后會在材料表面形成親水基團，羥基含量大為提高，潤濕性改善，當(dāng)其與樹脂復(fù)合時，二者