傅-克反應(yīng)對芳綸Ⅲ纖維表面改性的研究.pdf

1、芳綸Ⅲ纖維是一種新型雜環(huán)芳綸，其綜合性能比傳統(tǒng)對位芳綸更好，目前仍處于研究發(fā)展階段，產(chǎn)量不大，具有極為廣闊的應(yīng)用前景。芳綸Ⅲ纖維表面狀態(tài)雖然較傳統(tǒng)對位芳綸有所改善，但是其表面活性點仍然很少，對樹脂基體的浸潤性仍然很差，因此對芳綸Ⅲ纖維早期地表面改性研究對以后的大規(guī)模應(yīng)用具有十分重要的實際意義。芳綸Ⅲ纖維分子鏈上含有大量苯環(huán)，本文根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)特點，利用經(jīng)典有機化學(xué)反應(yīng)—傅-克烷基化反應(yīng)在芳綸Ⅲ纖維表面苯環(huán)上接枝環(huán)氧氯丙烷及其副產(chǎn)物。傅克

2、反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)容易進行，處理過程簡單，反應(yīng)后纖維容易清洗，為芳綸纖維表面改性提供了一個新的思路和方向。
　　本文先根據(jù)傅-克烷基化反應(yīng)機理先進行接枝體系的配方設(shè)計，再在合理的反應(yīng)溫度下確定了最佳的處理時間。通過對比改性前后的芳綸Ⅲ纖維單絲強度和芳綸Ⅲ/環(huán)氧復(fù)合材料的單絲拔出強度、浸膠絲復(fù)絲強度、層合板彎曲強度的變化來判斷接枝是否改善了纖維與基體的力學(xué)性能并確定了改性的最佳時間。通過對比改性前后芳綸Ⅲ纖維單絲表面、單絲拔出界面、

3、復(fù)絲拉伸斷面及層合板斷面的微觀形貌來確定接枝對纖維本體和芳綸Ⅲ/環(huán)氧復(fù)合材料界面粘結(jié)性能的影響。通過對比改性前后芳綸Ⅲ纖維紅外圖譜、XPS圖譜、比表面積、接觸角等物理和化學(xué)狀態(tài)的變化來評價接枝是否成功及芳綸Ⅲ纖維表面浸潤性是否得到改善。
　　通過改性前后芳綸Ⅲ纖維及其復(fù)合材料微觀和宏觀性能研究表明：對小批量的芳綸Ⅲ絲束的最佳處理時間為1h，對大批量的芳綸布的最佳處理時間為2h以上。經(jīng)過改性后，芳綸Ⅲ纖維單絲強度幾乎沒有變化，其單絲

4、拔出強度提高了49.5％，復(fù)絲強度提高了約9.38％，同時芳綸Ⅲ/環(huán)氧復(fù)合材料彎曲強度提高了35.4％；復(fù)合材料斷面纖維表面覆有大量樹脂，并且纖維有部分被撕裂成絲狀物，明顯增強了芳綸Ⅲ纖維與環(huán)氧樹脂的界面粘結(jié)性能。芳綸Ⅲ纖維比表面積提高了34.48％，明顯增大了纖維與基體的有效接觸面積；表面自由能及其分量都變大，動態(tài)接觸角變小，有效地改善了纖維表面的浸潤性。同時，處理前后的紅外與XPS圖譜顯示環(huán)氧氯丙烷及其副產(chǎn)物成功接枝到纖維表面上，使