熔纺三叶形聚乙烯醇纤维的制备及增强水泥基材料

采用自主创新的聚乙烯醇(PVA)熔融纺丝新技术,首次制备了三叶形截面PVA异形纤维,为水泥基复合材料提供新型增强纤维。研究了熔融纺丝和热拉伸对纤维截面形状、热性能、结晶性能、取向度和力学性能等的影响。结果表明,熔纺三叶形截面PVA初生纤维内部结构均匀致密,无明显皮芯结构。经热拉伸处理,纤维能较好保持三叶形截面,异形度为58.2%。PVA分子链在拉伸应力下诱导结晶,纤维结晶结构更完善,结晶度和取向度增加,纤维的强度增加,熔点升高。热拉伸8倍后,纤维强度达3.7 cN/dtex。将三叶形纤维用于水泥基复合材料的增强增韧,当其体积掺量为2%时,纤维增强水泥试件的挠度达17.3%,断裂能达10.5 J。

改性三叶形聚乙烯醇纤维/环氧树脂复合材料的结构与性能

异形截面纤维大的比表面积有利于提高纤维与基体树脂间的界面结合,改善复合材料的强度和韧性。文中采用环氧氯丙烷对熔纺三叶形聚乙烯醇(PVA)纤维进行表面改性,通过模压成型首次制备了改性三叶形PVA纤维/环氧树脂复合材料。对比研究了改性前后三叶形PVA纤维表面结构和性能及对复合材料力学性能的影响。结果表明,改性后三叶形PVA纤维表面出现鳞状沟槽,粗糙度增加;纤维表面接枝了环氧官能团,与环氧预浸料的接触角减小,浸润性增加;表面接枝的环氧官能团参与了基体树脂的固化反应,单纤拔出力提高至3.61 N;改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为62.3 MPa,53.8 MPa和79.0 kJ/m^(2),比未改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料分别提高了22.9%,134.9%和43.1%。