热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究
发布时间：2022-01-20 11:33
热致液晶聚芳酯纤维（Thermotropic liquid crystal polyarylate fiber,简称TLCPAR纤维）具有高强高模、耐湿热性和耐化学药品性好等优异性能,故在航空、军事、体育等领域具有广泛的潜在应用价值。但由于TLCPAR纤维表面化学活性基团少,表面自由能低,与树脂基体间相互作用较弱,从而导致其纤维/环氧树脂基复合材料的界面剪切强度较差,因此必须采取有效的改性措施对TLCPAR纤维进行表面处理。而等离子体处理可以在材料表面引入特定的元素、不产生化学物质;硅烷偶联剂既能与纤维上的羟基反应,也能与环氧树脂反应;因此本文主要运用等离子体、硅烷偶联剂以及等离子体辅助硅烷偶联剂等这三种方法处理纤维,并对改性前后纤维与环氧树脂的界面粘结性能进行了研究。本文首先采用氧气低温等离子体处理仪对TLCPAR纤维表面进行处理,并运用扫描电子显微镜、单丝强伸度仪、全自动视频微观接触角测量仪以及微球脱粘仪等测试手段来分析并讨论等离子体对TLCPAR纤维表面形貌、力学性能、浸润性、TLCPAR纤维与环氧树脂基体间的界面粘结性能等性质的变化规律,并利用EDS能谱仪进一步研究氧气等离子体...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微球脱粘示意图
热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究142.3结果与讨论2.3.1氧气等离子体处理功率对纤维表面及其复合材料界面粘结性能的影响2.3.1.1氧气等离子体处理功率对纤维表面形貌的影响（a）未处理（b）100w（c）200w（d）300w图2-2TLCPAR纤维表面经不同功率氧气等离子体处理后的SEM图（10min）Figure2-2SEMimageofTLCPARfibersurfacetreatedwithdifferentpoweroxygenplasma（10min）TLCPAR纤维的表面物理形态影响TLCAR纤维与环氧树脂的界面粘结强度。采用Quanta250型扫描电子显微镜分析经未经处理和不同功率参数处理的TLCPAR纤维表面形貌图，如图2-2所示。由图2-2发现，在处理时间为10min的条件下，随着氧气等离子体处理功率逐渐增加，纤维表面突起和刻蚀凹坑越来越多，它的表面形貌也越来越复杂。TLCPAR纤维（（图2-2（a））表面是光滑的；如图2-2（b）所示，处理功率为100w时，TLCPAR纤维表面出现了微小的沟槽和突起物，其表面粗糙度开始增加，比表面积增大；当处理功率为200w时（图2-2（c）），表面出现明显的刻蚀裂纹，同时出现许多突起物；当进一步增加功率至300w时，TLCPAR纤维表面出现了很深的沟壑形貌，能观察到很大的凹槽，这可能是由于在高等离子体处理功率下，TLCPAR纤维表面会产生更多具有高能量和热效应的活性粒子，导致TLCPAR纤维表面烧蚀，从而损伤到纤维的本体
热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究142.3结果与讨论2.3.1氧气等离子体处理功率对纤维表面及其复合材料界面粘结性能的影响2.3.1.1氧气等离子体处理功率对纤维表面形貌的影响（a）未处理（b）100w（c）200w（d）300w图2-2TLCPAR纤维表面经不同功率氧气等离子体处理后的SEM图（10min）Figure2-2SEMimageofTLCPARfibersurfacetreatedwithdifferentpoweroxygenplasma（10min）TLCPAR纤维的表面物理形态影响TLCAR纤维与环氧树脂的界面粘结强度。采用Quanta250型扫描电子显微镜分析经未经处理和不同功率参数处理的TLCPAR纤维表面形貌图，如图2-2所示。由图2-2发现，在处理时间为10min的条件下，随着氧气等离子体处理功率逐渐增加，纤维表面突起和刻蚀凹坑越来越多，它的表面形貌也越来越复杂。TLCPAR纤维（（图2-2（a））表面是光滑的；如图2-2（b）所示，处理功率为100w时，TLCPAR纤维表面出现了微小的沟槽和突起物，其表面粗糙度开始增加，比表面积增大；当处理功率为200w时（图2-2（c）），表面出现明显的刻蚀裂纹，同时出现许多突起物；当进一步增加功率至300w时，TLCPAR纤维表面出现了很深的沟壑形貌，能观察到很大的凹槽，这可能是由于在高等离子体处理功率下，TLCPAR纤维表面会产生更多具有高能量和热效应的活性粒子，导致TLCPAR纤维表面烧蚀，从而损伤到纤维的本体
【参考文献】：
期刊论文
[1]优势互补 一加一大于二的智慧——先进树脂基复合材料发展与应用分论坛侧记[J]. 王耀宗. 中国材料进展. 2019(10)
[2]N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙体系对热致液晶聚芳酯纤维结构及性能的影响[J]. 刘冰倩,盛丹,潘恒,曹根阳. 纺织学报. 2019(04)
[3]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[4]PBO纤维的开发及应用[J]. 史纪友,李磊,缪金根,王贺团,沈志刚. 合成纤维工业. 2017(03)
[5]热致液晶聚芳酯Vectran纤维的结构与性能[J]. 王桦,陈丽萍,覃俊,岳海生,陈佳月. 合成纤维. 2016(12)
[6]先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战[J]. 邢丽英,包建文,礼嵩明,陈祥宝. 复合材料学报. 2016(07)
[7]高性能纤维增强复合材料应用的研究进展[J]. 雷瑞,郑化安,付东升. 合成纤维. 2014(07)
[8]乙酸酐改性对芳纶/环氧复合材料的影响[J]. 季家友,夏宁,苏奇,祝云,沈凡,徐慢. 武汉工程大学学报. 2014(07)
[9]对位芳纶纤维的表面改性研究进展及展望[J]. 童鹏威,鲁圣军,张敏,罗筑. 化工新型材料. 2014(05)
[10]Co（60）γ射线辐照对Kevlar织物性能影响研究[J]. 李茂银,乔迁,李桂娟,吴琼,周恩乐. 化工新型材料. 2013(12)
博士论文
[1]芳纶Ⅲ表面改性及其与环氧复合体系的结构与性能研究[D]. 季家友.武汉理工大学 2012
[2]空气DBD等离子体对芳纶表面及其增强复合材料界面的改性研究[D]. 贾彩霞.大连理工大学 2012
[3]氧气等离子体改性对PBO纤维表面及PBO/PPESK复合材料界面的影响[D]. 张承双.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]芳纶纤维表面改性及其与橡胶黏合性能的研究[D]. 罗鹏.青岛科技大学 2018
[2]芳纶改性及其增强天然橡胶复合材料的性能研究[D]. 戴骏.贵州大学 2017
[3]超高分子量聚乙烯纤维的表面改性及其复合材料性能研究[D]. 胡俊成.天津工业大学 2017
[4]PPTA纤维表面改性及其性能研究[D]. 崔丽丽.东华大学 2016
[5]PBO纤维增强复合材料的制备及其性能的研究[D]. 梁宁纳.东华大学 2015
[6]PBO纤维表面改性提高纤维抗紫外性能的研究[D]. 霍倩.西安工程大学 2015
[7]含磷阻燃热致液晶聚芳酯的合成与性能研究[D]. 王江伟.东华大学 2015
[8]氨气等离子体处理对芳纶纤维表面及芳纶/环氧复合材料界面性能的影响[D]. 李铉喆.东华大学 2013
[9]PBO纤维表面等离子体改性及PBO/BMI复合材料界面粘结性能的研究[D]. 陈明新.大连理工大学 2012
[10]常压DBD等离子体改善Armos纤维与热塑性树脂的粘结性能[D]. 邹川玲.大连理工大学 2012
本文编号：3598748
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微球脱粘示意图
热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究142.3结果与讨论2.3.1氧气等离子体处理功率对纤维表面及其复合材料界面粘结性能的影响2.3.1.1氧气等离子体处理功率对纤维表面形貌的影响（a）未处理（b）100w（c）200w（d）300w图2-2TLCPAR纤维表面经不同功率氧气等离子体处理后的SEM图（10min）Figure2-2SEMimageofTLCPARfibersurfacetreatedwithdifferentpoweroxygenplasma（10min）TLCPAR纤维的表面物理形态影响TLCAR纤维与环氧树脂的界面粘结强度。采用Quanta250型扫描电子显微镜分析经未经处理和不同功率参数处理的TLCPAR纤维表面形貌图，如图2-2所示。由图2-2发现，在处理时间为10min的条件下，随着氧气等离子体处理功率逐渐增加，纤维表面突起和刻蚀凹坑越来越多，它的表面形貌也越来越复杂。TLCPAR纤维（（图2-2（a））表面是光滑的；如图2-2（b）所示，处理功率为100w时，TLCPAR纤维表面出现了微小的沟槽和突起物，其表面粗糙度开始增加，比表面积增大；当处理功率为200w时（图2-2（c）），表面出现明显的刻蚀裂纹，同时出现许多突起物；当进一步增加功率至300w时，TLCPAR纤维表面出现了很深的沟壑形貌，能观察到很大的凹槽，这可能是由于在高等离子体处理功率下，TLCPAR纤维表面会产生更多具有高能量和热效应的活性粒子，导致TLCPAR纤维表面烧蚀，从而损伤到纤维的本体
热致液晶聚芳酯纤维的表面改性及其与环氧树脂复合材料界面粘结性能的研究142.3结果与讨论2.3.1氧气等离子体处理功率对纤维表面及其复合材料界面粘结性能的影响2.3.1.1氧气等离子体处理功率对纤维表面形貌的影响（a）未处理（b）100w（c）200w（d）300w图2-2TLCPAR纤维表面经不同功率氧气等离子体处理后的SEM图（10min）Figure2-2SEMimageofTLCPARfibersurfacetreatedwithdifferentpoweroxygenplasma（10min）TLCPAR纤维的表面物理形态影响TLCAR纤维与环氧树脂的界面粘结强度。采用Quanta250型扫描电子显微镜分析经未经处理和不同功率参数处理的TLCPAR纤维表面形貌图，如图2-2所示。由图2-2发现，在处理时间为10min的条件下，随着氧气等离子体处理功率逐渐增加，纤维表面突起和刻蚀凹坑越来越多，它的表面形貌也越来越复杂。TLCPAR纤维（（图2-2（a））表面是光滑的；如图2-2（b）所示，处理功率为100w时，TLCPAR纤维表面出现了微小的沟槽和突起物，其表面粗糙度开始增加，比表面积增大；当处理功率为200w时（图2-2（c）），表面出现明显的刻蚀裂纹，同时出现许多突起物；当进一步增加功率至300w时，TLCPAR纤维表面出现了很深的沟壑形貌，能观察到很大的凹槽，这可能是由于在高等离子体处理功率下，TLCPAR纤维表面会产生更多具有高能量和热效应的活性粒子，导致TLCPAR纤维表面烧蚀，从而损伤到纤维的本体
【参考文献】：
期刊论文
[1]优势互补 一加一大于二的智慧——先进树脂基复合材料发展与应用分论坛侧记[J]. 王耀宗. 中国材料进展. 2019(10)
[2]N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙体系对热致液晶聚芳酯纤维结构及性能的影响[J]. 刘冰倩,盛丹,潘恒,曹根阳. 纺织学报. 2019(04)
[3]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[4]PBO纤维的开发及应用[J]. 史纪友,李磊,缪金根,王贺团,沈志刚. 合成纤维工业. 2017(03)
[5]热致液晶聚芳酯Vectran纤维的结构与性能[J]. 王桦,陈丽萍,覃俊,岳海生,陈佳月. 合成纤维. 2016(12)
[6]先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战[J]. 邢丽英,包建文,礼嵩明,陈祥宝. 复合材料学报. 2016(07)
[7]高性能纤维增强复合材料应用的研究进展[J]. 雷瑞,郑化安,付东升. 合成纤维. 2014(07)
[8]乙酸酐改性对芳纶/环氧复合材料的影响[J]. 季家友,夏宁,苏奇,祝云,沈凡,徐慢. 武汉工程大学学报. 2014(07)
[9]对位芳纶纤维的表面改性研究进展及展望[J]. 童鹏威,鲁圣军,张敏,罗筑. 化工新型材料. 2014(05)
[10]Co（60）γ射线辐照对Kevlar织物性能影响研究[J]. 李茂银,乔迁,李桂娟,吴琼,周恩乐. 化工新型材料. 2013(12)
博士论文
[1]芳纶Ⅲ表面改性及其与环氧复合体系的结构与性能研究[D]. 季家友.武汉理工大学 2012
[2]空气DBD等离子体对芳纶表面及其增强复合材料界面的改性研究[D]. 贾彩霞.大连理工大学 2012
[3]氧气等离子体改性对PBO纤维表面及PBO/PPESK复合材料界面的影响[D]. 张承双.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]芳纶纤维表面改性及其与橡胶黏合性能的研究[D]. 罗鹏.青岛科技大学 2018
[2]芳纶改性及其增强天然橡胶复合材料的性能研究[D]. 戴骏.贵州大学 2017
[3]超高分子量聚乙烯纤维的表面改性及其复合材料性能研究[D]. 胡俊成.天津工业大学 2017
[4]PPTA纤维表面改性及其性能研究[D]. 崔丽丽.东华大学 2016
[5]PBO纤维增强复合材料的制备及其性能的研究[D]. 梁宁纳.东华大学 2015
[6]PBO纤维表面改性提高纤维抗紫外性能的研究[D]. 霍倩.西安工程大学 2015
[7]含磷阻燃热致液晶聚芳酯的合成与性能研究[D]. 王江伟.东华大学 2015
[8]氨气等离子体处理对芳纶纤维表面及芳纶/环氧复合材料界面性能的影响[D]. 李铉喆.东华大学 2013
[9]PBO纤维表面等离子体改性及PBO/BMI复合材料界面粘结性能的研究[D]. 陈明新.大连理工大学 2012
[10]常压DBD等离子体改善Armos纤维与热塑性树脂的粘结性能[D]. 邹川玲.大连理工大学 2012
本文编号：3598748
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