PPTA表面超临界CO_(2)处理时间对EP/PPTA界面粘结性能的影响

摘要

以傅里叶变换红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜、界面剪切强度(IFSS)测试和复合材料层间剪切强度(ILSS)测试等手段,研究了超临界CO_(2)处理时间对对位芳纶纤维(PPTA)表面结构和性能的影响,以及PPTA超临界CO_(2)理时间对环氧树脂(EP)/PPTA界面粘结性能的影响。研究表明,在相对较低的压强和温度(10 MPa,50℃)条件下,超临界处理30 min后,PPTA表层分子链间的氢键减弱,PPTA的热性能降低,PPTA表面出现"原纤化"的结构使表面粗糙度增加。与未处理PPTA原丝相比,经30 min超临界CO_(2)处理PPTA的单丝拉伸强度为22.6 cN/dtex,下降了5.0%。SEM分析和IFSS测试结果表明,PPTA表面的相对"疏松"结构和粗糙度的增加提升了PPTA与EP之间的界面粘结性能,经30 min超临界CO_(2)处理后,PPTA单丝与EP间的IFSS提升了9.7%,处理30,45 min后,制备的EP/PPTA复合材料试样的ILSS为65.2,68.3 MPa,与未处理PPTA原丝制备试样相比,分别增加了6.4%和11.4%。