【摘要】：高強高模PBO纖維作為先進復(fù)合材料的增強體，具有廣闊的應(yīng)用前景。考察PBO纖維增強復(fù)合材料的性能對其應(yīng)用有指導(dǎo)意義。同時又由于PBO纖維表面光滑，且大分子鏈上無極性官能團，致使其與樹脂基體之間的界面粘結(jié)性能差。因此，如何提高PBO纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)性能成為PBO纖維研究的方向之一。 本論文采用不同的成型技術(shù)制備PBO纖維與環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料和織物復(fù)合材料，考察了纖維增強復(fù)合材料的拉伸強度、模量與其成型技術(shù)、纖維含量的關(guān)系；同時采用表面涂層法來研究PBO纖維與樹脂的粘結(jié)性能。主要工作如下： 首先，確定了環(huán)氧樹脂618/固化劑593體系的固化工藝參數(shù)，，半固化階段：50℃/150min；模壓階段：預(yù)熱80℃/5min，80℃/0.3MPa/5min，80℃/2.5MPa/6min。采用長絲纏繞成型工藝和模壓成型技術(shù)制備PBO纖維/環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料，選用合適的墊片與試樣形狀進行拉伸試驗。結(jié)果表明：單向復(fù)合材料拉伸強度和模量隨著PBO纖維含量增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)纖維含量達56%左右時，材料的拉伸強度和模量達最大，分別為1.44GPa、41.7GPa。通過SEM分析，纖維與樹脂在界面脫粘，纖維與環(huán)氧的界面粘結(jié)性差，破壞形式屬于界面破壞，沒有發(fā)揮出纖維的最高強度。 其次，為了進一步改善PBO纖維與樹脂的界面性能，使用聚芳酰胺和固化劑二亞乙基三胺分別對纖維表面進行處理，通過考察纖維表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面形貌及纖維與樹脂之間界面剪切強度（IFSS），來研究兩種涂層劑對PBO纖維表面性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：固化劑對PBO纖維的改性效果更顯著，與未處理PBO纖維相比，經(jīng)聚芳酰胺處理的纖維與樹脂IFSS增加了70%，而經(jīng)過固化劑處理的IFSS增加95%；破壞模式也由純粹的界面破壞變成基體與纖維本體的破壞。另外，經(jīng)固化劑處理纖維，通過長絲纏繞制備纖維單向復(fù)合材料，其力學(xué)性能有著顯著提高。通過SEM，進一步證實了破壞模式為基體與纖維本體的共同破壞。 最后，將纖維織成織物，通過不同的成型技術(shù)分別制備PBO/PA復(fù)合材料和PBO/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，考察了織物層數(shù)對纖維含量的影響，并對材料的徑向拉伸強度、模量及其表面形貌進行了初步研究。實驗發(fā)現(xiàn)：PA膜片數(shù)一定時，減少織物層數(shù)，纖維含量降低且降低趨勢減緩；當(dāng)纖維含量為61%左右時，PBO/PA復(fù)合材料的拉伸強度與模量達最大值分別為876.4MPa、44.0GPa；在一定厚度范圍內(nèi)（1.5mm），增加織物層數(shù)可使得PBO/環(huán)氧樹脂復(fù)合板中PBO纖維含量增加，同時也使得復(fù)合板徑向拉伸強度、模量提高；兩種織物復(fù)合材料的破壞均屬于界面破壞，但前者沒有發(fā)揮出PBO纖維的強度，后者發(fā)揮出部分纖維絲束的強度。
[Abstract]:High strength and high modulus PBO fiber as a reinforcement of advanced composites has a broad application prospect. The study of the properties of PBO fiber reinforced composites has guiding significance for its application. At the same time, due to the smooth surface of PBO fiber and the non-polar functional group in the macromolecular chain, the interfacial adhesion between PBO fiber and resin matrix is poor. Therefore, how to improve the interfacial adhesion between PBO fiber and resin has become one of the research directions of PBO fiber. In this paper, PBO fiber and epoxy resin unidirectional composites and fabric composites were prepared by different molding techniques. The relationship between tensile strength, modulus and molding technology and fiber content of fiber reinforced composites was investigated. At the same time, the adhesion between PBO fiber and resin was studied by surface coating method. The main work is as follows: firstly, the curing process parameters of epoxy resin 618 / curing agent 593 system are determined, the semi-curing stage is 1: 50 鈩

本文編號：2148206