γ-射線輻照對PBO纖維結(jié)構(gòu)演化與性能的影響.pdf

1、聚對苯撐苯并雙噁唑(PBO)纖維是具有高強(qiáng)度、高模量、高熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性等眾多優(yōu)點(diǎn)的高性能纖維。然而PBO纖維表面惰性和在應(yīng)力作用下微纖化的問題導(dǎo)致其界面性能差與抗壓縮性能差，影響了復(fù)合材料的綜合性能。本文采用輻照接枝的方法改善纖維結(jié)構(gòu)及性能，并通過優(yōu)化設(shè)計輻照參數(shù)，在提高壓縮性能與界面結(jié)合力的同時，不降低纖維的本體拉伸性能，從而提高PBO纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　粘度測試和TG結(jié)果表明，輻照導(dǎo)致了PBO纖維溶液粘度的不

2、同程度的增加，在輻照劑量為40kGy時PBO纖維溶液粘度達(dá)到最大值，熱失重溫度最高，間接表明輻照導(dǎo)致了PBO纖維聚合物分子鏈間或微纖之間產(chǎn)生了交聯(lián)；EDS的分析結(jié)果表明輻照劑量為50kGy時環(huán)氧氯丙烷的接枝率最高，纖維的SEM照片也側(cè)面印證了這一結(jié)論，F(xiàn)T-IR的結(jié)果表明確有環(huán)氧氯丙烷接枝在纖維表面，Raman、13C-NMR的分析表明輻照導(dǎo)致PBO的噁唑環(huán)開環(huán)與小分子環(huán)氧氯丙烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。XRD分析結(jié)果顯示輻照導(dǎo)致PBO纖維內(nèi)結(jié)晶結(jié)

3、構(gòu)發(fā)生改變。纖維單絲拉伸試驗(yàn)和鉤接試驗(yàn)的結(jié)果表明輻照對PBO纖維的單絲拉伸性能基本無影響，但對單絲鉤接性能影響很大，輻照劑量為40kGy時，纖維的鉤接強(qiáng)力最高，較原絲提高了12.48％，與結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果一致。
　　單絲拔出試驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的測試結(jié)果顯示，使用環(huán)氧氯丙烷作為接枝劑制備復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳，較未處理試樣的IFSS和ILSS分別提高了26.56%和25.04%；采用環(huán)氧氯丙烷接枝共輻照處理的PBO纖維，纖維表面粗糙度

4、增加，輻照劑量為50kGy時表面環(huán)氧氯丙烷含量最高；輻照劑量為40kGy時，PBO纖維/環(huán)氧微復(fù)合材料的IFSS最高比輻照前提高了31.33%；輻照劑量為50kGy時，PBO纖維/環(huán)氧復(fù)合材料的ILSS和彎曲強(qiáng)度最高，比輻照前分別提高了46.43%和40.00%。納米壓痕結(jié)果表明接枝共輻照后復(fù)合材料的硬度和彈性模量均顯著提高，纖維和界面對復(fù)合材料整體性能的提高起到了很大的作用。
　　確定了輻照改性PBO纖維的最適工藝條件：輻照劑量