基于pbo纤维及其复合材料研究

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1、西北工业大学硕士学位论文PBO纤维及其复合材料研究姓名：乔咏梅申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈立新;吴大云20061201西北丁业大学工程硕士学位论文摘要捅要目前，对于高强度、高模量纤维的复合材料的开发与应用十分广泛。聚对苯撑苯并双曝唑纤维(Poly-p．phenylenebenzobisthiazole，PB0)作为2l世纪最富有竞争力的高性能纤维，具有许多优异的性能，与其他几种高性能纤维相比，其密度远远低于碳纤维，强度、模量等力学性能远远高于芳纶和超毫分子量聚乙烯纤维，兼具耐热性高和力学

2、性能优异两种特性。但是，赋予它优异性能的分子结构以及结晶结构，同时也使得PBO纤维分子表面非常光滑，分子链上缺少活性基团，化学活性低，从而导致了它也具有与树脂基体的界面粘接性能较差、其复合材料层间剪切强度低的缺点。本论文首先对PBO纤维的结构与性能进行了研究，然后通过与其他纤维混杂、电晕处理等处理方式，来考察其表面性能改善的情况，并对处理前后对其复合材料的力学性能进行比较研究，以便为扩大其进一步的应用提供重要的依据。·(1)本论文首先对PBO纤维的微观结构及其性能进行了研究。研究表明，PBO纤维分子结构

3、有序，有较高的比强度和比模量。(2)对不同配方的环氧树脂进行了研究和筛选。研究显示，环氧树脂配方2的综合力学性能最好，其与PBO纤维的复合材料拉伸强度、拉伸模量以及层间剪切强度均高于其他两个配方的。(3)对PBO纤维增强的环氧树脂复合材料性能进行了研究，其拉伸强度和拉伸模量很高。但由于PBO纤维表面活性低，与环氧树脂的浸润性不好，其复合材料的层间力学性能较低，层间剪切强度只有24．3MPa。(4)对PBO纤维表面性能的改善进行了研究。采用电晕处理可以提高PBO纤维，环氧复合材料的层间剪切强度，但提高幅度

4、有限，最大提高幅度为6．6％；偶联剂处理方法的提高幅度为62．3％，其中以A187效果最好；采用硫酸处理方法可使PBO纤维／环氧复合材料的层问剪切强度较大幅度提高，但同时使纤维有较大损伤，且反应快、不易控制，还存在残液处理回收问题。(5)对混杂F．12纤维的PBO纤维／环氧树脂复合材料性能进行了研究。研究表明，加入适量的F．12纤维后，混杂纤维，环氧复合材料的层间剪切强度有所提高。但如果加入的F-12纤维量过大，会使混杂纤维／环氧树脂复合材料的拉伸性能降低太多。关键词：PBO纤维；性能；复合材料；微观结

5、构：表面处理；纤维混杂；界面粘接强度。西北T业大学_亡稃硕士学位论文英文摘要ABSTRACTCurrently,fibercompositematerialswimllighstrengthandhigllmodulushadbeenresearchedandusedwidely．Beingasthemostcompetitivehighperformancefiberin21“centry,PBO(Poly-p-phenylenebenzobisthiazole)fiberhadsomeexcelle

6、ntproperties．Comparedwithotherhighpropertyfibers，thedensityofPBOfiberWaSmuchlowerthanthatofcarbonfiber,andthemechanicalpropertiesofPBOfiberweremuchhigherthanthatofaramidfiberandultrahighmolecularpolyethylenefiber．PBOhadhighheatresistanceandllighmechanica

7、lproperties．However,themoleculestructureandcrystalstnlcturenotonlyenduedPBOfiberexcellentperformances,butalsobroughtsomedisadvantagestoPBOfiber．DuetothesmoothofPBOmoleculemrfaeeandlackofactivegroup，PBOfiberhadabadinterfacialadhesionpropertiesandlowinter-

8、laminarshearstrength．Inthispaper,thechemicalstructureandpropertieswerestudied，thentheimprovementofitssurfaceperformancethroughmixingwithotherfiberand’corollatreatment?-wereexamine&11”mechanicalpropertiesbeforeandaftertreat