PBO-PIPD復合纖維的制備及其性能的研究.pdf

1、聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維被譽為“有機纖維之王”，具有高強、高模、優(yōu)異的熱氧穩(wěn)定性等性能，在國防軍事、航空航天、民用高科技領域具有廣闊的應用前景。但是作為纖維增強樹脂基復合材料的增強體，PBO纖維與樹脂之間的界面性能差，使之在應用中受到一定的限制。本論文以改善PBO纖維增強樹脂基復合材料界面性能為目的，通過在PBO聚合過程中加入[2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑](PIPD)聚合物制備出PBO/PIPD復合纖維，在基本不降

2、低PBO纖維強度的情況下，通過纖維的復合化提高其增強復合材料的界面性能。
　　本論文通過在PBO聚合過程中加入PIPD聚合物進行共混制備復合纖維。通過研究聚合過程中分子量變化以及不同共混溫度制備的復合纖維的力學性能、不同紡絲速率紡制纖維的直徑，確定復合纖維最佳的合成和紡絲工藝參數(shù)；利用X射線衍射、X射線光電子能譜、熱失重分析和浸潤性測試對PBO/PIPD復合纖維的微晶尺寸、表面元素含量、纖維的耐熱性以及纖維的表面能進行表征；最后采

3、用樹脂微球單絲拔出的方法對PBO/PIPD復合纖維與環(huán)氧樹脂之間的界面剪切強度進行了測試。
　　結果表明，制備復合纖維的最佳工藝條件為：共混溫度為PBO聚合過程中的160℃；在超聲的條件下將PIPD聚合物在多聚磷酸溶液中進行攪拌2h后加入到PBO聚合體系中，PIPD聚合物混合更均勻；最佳紡絲速率為90m/min。PBO/PIPD復合纖維表面N元素的含量高于PBO纖維；復合纖維的表面形貌比PBO纖維更緊密，單絲拉伸斷裂的纖維斷面形貌

4、與PBO纖維相比，微纖化情況更少，分層現(xiàn)象減少；隨著PIPD加入量的增多，纖維的拉伸強度與PBO纖維相比下降的更多，微晶尺寸也更??；復合纖維與去離子水、乙二醇之間的接觸角，隨著PIPD含量的增大而減小，復合纖維的表面能越來越大。復合纖維與環(huán)氧樹脂之間的界面剪切強度較PBO纖維與環(huán)氧樹脂之間有了很大的提高，當PIPD含量為10mass％時，界面強度提高了63.8%；通過PBO纖維、復合纖維界面剪切破壞形貌可以看出，復合纖維表面有殘余的環(huán)氧