提高芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能

研究發(fā)現(xiàn)，用氧氣等離子體對kevlar芳綸短纖維進(jìn)行處理，使其表面產(chǎn)生活性基團(tuán)，然后以ziegler-natta催化劑催化乙烯在纖維表面聚合。改性后，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能提高，纖維/橡膠的界面粘合性能有所改善。j.l.shi等將單體吡咯或乙炔在芳綸纖維表面進(jìn)行等離子體聚合，可以產(chǎn)生100～200nm的薄膜涂層，從而顯著提高芳綸與橡膠之間的粘合強(qiáng)度;薄膜結(jié)構(gòu)取決于聚合條件，低功率、高壓條件下等離子體接枝聚合時，芳綸/橡膠的界面粘合狀態(tài)較好。

1.芳綸經(jīng)紫外線照射后，會發(fā)生降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，因此使用時應(yīng)采取避光處理。

利用紫外光的刻蝕作用進(jìn)行kev-lar芳綸纖維的改性，使纖維表面形成較寬的平溝痕，并產(chǎn)生隆起和碎片，從而增大了纖維的比表面積，提高了纖維與基體的物理吸附力以及基體向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散能力，使兩者間的界面粘合性能得到改善。

紫外線表面處理設(shè)備簡單，操作方便，但可能影響芳綸的力學(xué)性能，目前國內(nèi)外有關(guān)研究報道較少。

2.超聲波處理

超聲波空化作用產(chǎn)生的微射流對芳綸有沖擊和剪切作用，從而產(chǎn)生兩種效果：①使纖維產(chǎn)生縱向分裂或表面出現(xiàn)裂紋，發(fā)生細(xì)纖維化，增大其比表面積;②在空化作用產(chǎn)生的高溫、高壓下，清洗介質(zhì)對纖維的浸潤性增強(qiáng)，促進(jìn)纖維水解，增加其表面的活性基團(tuán)。

研究發(fā)現(xiàn)，超聲波處理前后，國產(chǎn)對位芳綸的相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度以及晶粒尺寸變化不大，而形態(tài)結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)變化明顯，細(xì)纖維化作用顯著。隨著超聲波功率的增大和預(yù)處理時間的延長，細(xì)纖維化程度提高。

研究了不同清洗介質(zhì)的超聲波處理對twaron芳綸纖維的表面形態(tài)及其與天然橡膠/丁苯橡膠并用膠粘合性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在蒸餾水介質(zhì)中，超聲波的空化作用可對纖維表面進(jìn)行清洗和刻蝕;而在堿性或酸性介質(zhì)中，超聲波處理可以加快纖維的水解，增加其表面的活性基團(tuán)，提高纖維與橡膠間的靜電吸附和化學(xué)鍵合作用，從而改善纖維與膠料的粘合性能。清洗介質(zhì)氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的較佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.2，適宜處理時間分別為10和15min，h抽出力分別達(dá)到85和106n。

3.γ射線處理

利用γ射線可對芳綸表面進(jìn)行刻蝕，并使之產(chǎn)生能與表面涂覆物發(fā)生接枝反應(yīng)的自由基。該方法不需要催化劑或引發(fā)劑，可在常溫下進(jìn)行，是一種很有前途的改性技術(shù)。

對環(huán)氧樹脂/丙酮溶液浸泡的armos芳綸纖維進(jìn)行了γ射線輻照改性處理。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)γ射線輻照處理后，纖維表面粗糙度增大，導(dǎo)致比表面積增大，且纖維表面氧含量增大，說明處理后纖維表面含氧官能團(tuán)(極性基團(tuán))增加。