磷酸改性对对位芳纶纤维力学性能的影响和破坏机理

摘要

研究了磷酸改性对对位芳纶(PPTA)纤维力学性能的影响和破坏机理。测量了PPTA纤维的单丝拉伸强度和力-位移曲线来评价其力学性能,用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等手段表征了PPTA纤维改性前后的表面形貌、化学结构和结晶度。结果表明,磷酸改性破坏PPTA纤维中韧性较高的皮层结构,使改性后纤维的力-位移曲线的最大断裂载荷点向低位移点偏移,拉伸强度降低。在磷酸改性过程中PPTA分子链中的酰胺键因发生水解反应而断裂,导致PPTA纤维的拉伸强度下降。磷酸改性使结晶不完善的皮层从纤维表面剥离,从而使纤维的结晶度升高,韧性降低;而过高的磷酸改性浓度(40%,质量分数)使纤维的结晶度降低,导致PPTA纤维的拉伸强度显著降低。