最近的研究表明,铝硅酸盐材料如偏高岭土也可以通过磷酸激活来获得一种被称为磷酸基地质聚合物的新型地质聚合物。它相比于传统的碱激发地质聚合物具有更好的力学性能,热性能和介电性能,但是传统地质聚合物脆性大和抗冲性能差的缺点限制了其在很多领域的应用。聚酰亚胺(PI)纤维作为一种高强度,耐高温和低介电常数的高性能纤维,将其应用到增强磷酸基地质聚合物可以制备出一种新型的有机-无机复合材料。本课题研究出一种使用碳纳米管(CNTs)修饰PI纤维表面的新方法,该修饰方法通过纤维表面碱处理,羧化改性后用酰氯官能化,然后与PEI进行反应,最后酰氯化的碳纳米管接枝在PI纤维表面上。通过傅里叶变换红外和X射线光电子能谱表征证实碳纳米管被化学接枝到PI纤维的表面上,扫描电子显微镜观察证实纤维表面被碳纳米管均匀且密集地覆盖。在纤维表面存在CNTs时,PI纤维的表面能和润湿性得到改善,这有助于增强PI纤维在作为增强纤维时与其他无机基质的界面粘合性。本课题接下来研究了碳纳米管修饰的PI纤维对磷酸基地质聚合物增强的作用,结果表明地质复合材料得到明显的增强,当纤维的含量为1.5wt%时复合材料的压缩强度和弯曲强度达到最大。经力学性能测试发现,在最佳纤维含量下,碳纳米管修饰的PI纤维使磷酸基地质聚合物的压缩强度提高了91.3%,抗弯强度提高了 284%,而原始PI纤维使磷酸基地质聚合物压缩强度和弯曲强度分别只提高了 61%和174.4%。分析研究表明,经过碳纳米管对PI纤维表面的修饰,纤维和基体之间的摩擦力和粘附力得到提高,这会显著提高从基体中拔出和剥离纤维所需断裂能量的消耗。通过纤维桥联机理解释了碳纳米管修饰PI纤维对地质聚合物复合材料的显着增强。本研究为提高PI纤维与基体的界面粘合力提供了有效的方法,也为碳纳米管修饰PI纤维用于复合材料的力学性能强化提供了有效的应用。