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氧气DBD等离子体处理PBO纤维表面及其对双马树脂基复合材料界面性能的影响

1123   编辑:中冶有色网   来源:刘哲,陈博涵,陈平  
2024-04-09 13:40:11
新一代高性能有机PBO纤维的密度比碳纤维更低,具有超高比强度、比模量和耐热性,是21世纪的超级纤维;同时,PBO纤维还具有优异的阻燃性能、抗冲击性能以及耐化学介质性 因此,PBO纤维在国防军工业和航空航天等领域有广阔的应用前景[1,2,3] 热固性双马来酰亚胺(BMI)树脂是高性能树脂基体之一,具有与典型的热固性树脂相似的流动性和可模塑性,可用与环氧树脂类似的工艺成型 同时,BMI树脂具有优异的耐高温、耐湿热、吸湿率低、耐辐射以及线膨胀系数小等特性,克服了传统环氧树脂耐热性较低和耐高温聚酰亚胺树脂成型压力大、温度高等缺点 因此,BMI树脂受到了广泛的关注[4,5,6] 由于PBO纤维和BMI树脂具有优异的性能,PBO纤维增强BMI树脂基(PBO/BMI)复合材料有望成为高性能的树脂基复合材料,可作为承力结构或结构-功能一体化材料的蒙皮用于航空航天领域中的飞行器、导弹发动机壳体以及空间探测器 但是,PBO/BMI复合材料的界面粘结性能较差 复合材料的界面连接纤维和树脂并将外部载荷由树脂传递给纤维,对其性能起着重要的作用 界面的粘结质量决定着复合材料的整体力学性能以及使用寿命 PBO/BMI复合材料界面粘结性能较差的原因,可归因于PBO纤维的分子结构 其分子链结晶度和取向度高、分子表面光滑、纤维表面化学活性低且极性基团少等因素使其与BMI树脂间难以形成有效的化学键合和机械嵌合,使复合材料界面的结合强度降低 因此,必须对PBO纤维表面进行改性以期提高其浸润性以及与BMI树脂基体间的粘结性能 对PBO纤维表面改性的方法,主要有化学改性[7,8]、偶联剂改性[9]和聚合物涂层改性[10,11]、化学镀改性[12,13]、电晕改性[14,15]以及辐照改性[16]等 近年来,对材料表面的等离子体改性技术受到了越来越大的关注,因为等离子体改性有很多其他方法不能比拟的优点 等离子体改性的效率高,可在几秒到几分钟内产生令人满意的效果;等离子体处理的作用仅限于材料表面的薄层,只改变聚合物表面几十到几百纳米内的物理化学性质,不影响纤维本体的力学性能;等离子体处理是一种干法处理工艺,不使用也不产生化学物质,因此不会造成环境污染,是一种新型的环境友好的改性新技术;等离子体处理可使用多种不同类型的气体作为反应气氛,包括不同气体不同比例的组合,可使改性反应多样化,因此可结合实际需要在材料
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