芳纶表面及界面改性技术的研究现状及发展趋势

本文综述了目前国内外针对芳纶表面进行改性的研究现状,对各种改性技术的特点进行了评述,并指出了其进一步的发展趋势。

DBD等离子体改性芳纶表面的动态工艺研究

采用介质阻挡放电(DBD)空气等离子体,选择不同放电强度及处理时间对芳纶表面进行连续动态处理。通过扫描电镜以及光电子能谱仪对处理前后芳纶表面进行表征。结果表明,经DBD等离子体处理后的芳纶表面粗糙度有较大提高,浸润性显著提高,且纤维表面C元素质量分数下降超过5%,0元素质量分数约上升8%;芳纶表面的粗糙度、浸润性及含氧基团含量均随放电强度和处理时间的增加而提高。

低温氨气等离子体对芳纶表面的改性

采用氨气等离子体对芳纶表面进行改性,用X-射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、力学性能测试等手段对改性前后纤维表面的元素组成、形貌及其拉伸强度进行表征,并进一步通过微脱黏方法分析了等离子体处理条件对芳纶/环氧树脂复合材料界面黏结强度的影响。结果表明:芳纶经表面改性后,其表面极性官能团、表面粗糙度均有所增加,同时与环氧树脂基体的界面黏结强度明显增加。

芳纶纤维的冷等离子体处理及其老化性能

为改善芳纶纤维与树脂基体之间的黏结性,采用氮气冷等离子体技术对芳纶纤维进行改性,借助扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪及接触角测量仪观察和分析纤维的表面形貌、化学组分、表面润湿性及表面能的变化。结果表明:样品处理后24 h内,纤维表面粗糙度提高,C含量减少,N和O含量增加,接触角由疏水转变为亲水,表面能增大;随着放置时间的延长,纤维表面粗糙度保持不变,非极性基团C—C和C—H含量增加,极性基团C—N、C—O和NH—CO含量减少,表面能降低,接触角增大,最后趋于稳定;放置28 d后,接触角比未处理纤维降低了27.8°,表面能提升了87%,表明冷等离子体对表面的刻蚀和改性是永久的。

常压等离子体改善高性能纤维粘结性的研究

以氦气为载气,氧气为反应气体,对高强度聚乙烯和Twaron 1000芳纶两种高性能纤维进行常压等离子体处理,来改善纤维的粘结性能;采用单纤维抽拔实验测定等离子体处理前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切力;利用原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析等离子体处理前后纤维表面形态和化学成分的变化。结果表明:高强度聚乙烯纤维和芳纶经常压等离子体处理后,纤维表面粗糙度增加,纤维表面碳元素含量下降,羟基、羧基等含氧或氮的极性基团增加,纤维粘结性能得到提高,但其强度无明显变化。

芳纶表面改性及其性能表征

采用硅烷偶联剂KH-550对芳纶进行表面处理,以此提高芳纶的摩擦性和表面浸润性。通过对改性前后芳纶的表面性能进行测试分析,得出经硅烷偶联剂KH-550处理后芳纶的润湿性增强,纤维表面粗糙度和比表面积增大,表面活性基团数目增多,纤维结晶度降低,热性能几乎不受影响,纤维与树脂的粘结性得到了提高。这些变化说明处理后纤维与树脂的界面结合性能增加,也可进一步提高复合材料的力学性能。

芳纶纤维的改性处理综述

芳纶纤维作为合成纤维,长度均一、表面光滑、活性极性基团少而具有强疏水性,对位芳纶纤维在水介质中也因此易絮聚不易分散,导致其高模高强耐高温阻燃等特性在各领域应用时效果不是很好。本文将从芳纶纤维的结构、水介质中分散性差的原因以及改善措施三方面阐述芳纶纤维的改性处理,以期对芳纶纤维功能化或提高对位芳纶短切纤维的亲水性提供新思路。

芳纶短纤维的改性浸胶预处理对填充的三元乙丙橡胶材料性能的影响

芳纶短纤维(AF)因具有高模量、耐高温以及耐化学稳定性等优异性能而得到广泛应用。然而,AF表面高度结晶且呈化学惰性导致制备的复合材料界面黏接较差,难以充分利用其优异性能。文中首先对AF进行热氧化处理,再使用CaCl_2乙醇溶液进行处理,最后用极性的丁吡胶乳浸渍处理得到改性浸胶预处理AF,重点研究了不同改性预处理方法对AF填充的三元乙丙橡胶(EPDM)界面黏合性能的影响。实验结果表明,AF经复合处理后所制备的复合材料性能提高显著,其100%定伸应力、横向撕裂强度和纵向撕裂强度比未改性AF制备的复合材料分别提高了50.00%、78.95%和52.35%,相对滑脱能提高205.83%。动态力学热分析仪(DMA)和扫描电镜(SEM)结果表明,复合处理AF制备的复合材料纤维与橡胶界面黏接最好。