γ-射线辐照对国产芳纶纤维及其复合材料界面性能的影响

摘要

芳纶纤维因其优异的性能得到越来越广泛的应用。但是芳纶纤维表面呈现出的化学惰性，严重影响了其与树脂结合制备复合材料的性能。特别是我国芳纶纤维的研究起步较晚，目前所生产的芳纶模量虽达到世界水平，但其表面更光滑，与树脂浸润性更差，界面结合强度低。
　　本文采用60Coγ-射线辐照方法对国产芳纶纤维进行表面改性，以期提高芳纶/环氧树脂复合材料的界面性能。
　　采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察辐照前后芳纶纤维的表面形貌，研究发现γ-射线辐照后纤维表面出现许多凸起，纤维表面粗糙度增加，随着辐照剂量的增加，凸起增多，400kGy时达到最大，随后下降。这有利于纤维与树脂的复合，提高纤维与树脂界面结合强度。采用XPS分析辐照前后芳纶纤维表面元素含量变化，发现辐照改性可以使纤维表面极性基团含量增加，达到提高浸润性效果。测试辐照前后芳纶纤维与不同液体的接触角及表面能，结果表明辐照后纤维与液体接触角下降，表面能升高。
　　采用双参数 Weibull分布计算辐照前后芳纶纤维单丝拉伸强度，结果表面，辐照对纤维本体强度损失不大，在接受范围内。采用界面剪切强度(IFSS)表征纤维/环氧单丝复合材料界面性能，结果表明辐照后纤维与环氧树脂结合强度提高。采用层间剪切强度(ILSS)、弯曲强度测试复合材料界面结合强度，结果表明辐照介质为环氧氯丙烷，辐照剂量为400kGy时改性效果最好。

目录

γ-射线辐照对国产芳纶纤维及其复合材料界面性能的影响

EFFECTS OF γ-RAY IRRADIATION ONINDIGENOUS ARAMID FIBER AND ITSCOMPOSITE INTERFACE PERFORMANCE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题选择背景及其研究的目的和意义

1.2 芳纶纤维概述及研究现状

1.3 芳纶纤维表面改性方法

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验原材料及设备

2.2 辐照源和辐照试样的制备方法

2.3 复合材料的制备

2.4 纤维性能的测试方法

2.5 复合材料性能的测试方法

第3章 γ-射线辐照接枝对芳纶纤维的影响

3.1 γ-射线辐照对芳纶纤维表面形貌的影响

3.2 γ-射线辐照对芳纶纤维表面元素含量的影响

3.3 γ-射线辐照对芳纶纤维表面能的影响

3.4 γ-射线辐照对芳纶纤维/环氧树脂浸润性的影响

3.5 γ-射线辐照对芳纶纤维单丝力学性能的影响

3.6 本章小结

第4章 γ-射线辐照对芳纶纤维复合材料性能的影响

4.1 γ-射线辐照对单丝复合材料界面剪切性能的影响

4.2 γ-射线辐照对复合材料层间剪切强度的影响

4.3 γ-射线辐照对复合材料弯曲性能的影响

4.4 γ-射线辐照改性芳纶纤维接枝反应机理初探

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢