论文部分内容阅读
PBO是聚对苯撑苯并二哑唑的简称,由其制成的纤维具有低密度、高强度、高模量等优点,广泛应用于纤维增强树脂基复合材料中,被誉为21世纪超级纤维。双马来酰亚胺(BMI)树脂是一种广泛应用于航空航天等领域的新型耐高温的热固性树脂。由于PBO纤维表面光滑,表面化学活性低,缺少活性基团,导致PBO/BMI复合材料界面粘结性差,严重影响PBO/BMI复合材料的综合性能。针对这个问题,很有必要对PBO纤维进行改性。本论文采用常压氧气DBD等离子体对PBO纤维表面进行改性处理,利用溶液预浸渍湿法缠绕技术和高温模压成型工艺制备PBO/BMI复合材料。采用X-射线光电子能谱(XPS)测试PBO纤维表面元素组成、化学结构；原子力显微镜(AFM)计算PBO纤维表面的粗糙度；扫描电子显微镜(SEM)观察PBO纤维表面形貌；万能材料试验机测试PBO/BMI复合材料的层间剪切强度(ILSS);测试吸水率反映界面粘结性的情况；本论文首先考察了放电时间和放电功率密度对PBO纤维表面及PBO/BMI复合材料性能的影响。经氧气DBD等离子体处理后,PBO纤维表面氧元素含量增加,碳元素含量减少,并引入了新的含氧基团(-O-C=O)。同时氧气DBD等离子体对PBO纤维表面具有明显的刻蚀作用。当等离子体放电时间为24s,放电功率密度为30W/cm3时,纤维表面极性官能团-O-C=O、-C-O-、-C-O-含量分别达到5.04%、14.61%、22.02%；粗糙度由192.4nm增大到291.7nm；层间剪切强度由43.9MPa增大到62MPa,吸水率由1.96%下降到了1.53%。从而得出：放电时间24s,放电功率密度30W/cm3时,为最佳处理工艺。其次考察了氧气DBD等离子体处理PBO纤维后的时效性对纤维表面及PBO/BMI复合材料性能的影响。将处理的纤维放置空气中10天过程中,纤维表面的氧元素含量、极性基团含量迅速降低,层间剪切强度由62MPa减小到了52MPa左右,吸水率由1.53%上升到了1.90%左右。但在10天以后,随着放置时间的延长,时效性变化不再明显。在整个时效的过程中,PBO纤维表面粗糙度和形貌变化不大。