【摘要】：為了評(píng)估改性芳綸織物增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基材料的彎曲性能,通過真空輔助樹脂傳遞工藝(VARI),分別制備20%H_3PO_4改性(改性時(shí)間2、4、6 h)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性(質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%、5%、7%)和60%HNO3改性(改性時(shí)間12、24、36 h)芳綸織物增強(qiáng)樹脂基材料,一方面從動(dòng)態(tài)熱力學(xué)(DMA)角度分析了不同改性工藝對(duì)材料儲(chǔ)能模量、損耗模量和活化能的影響;另一方面從靜態(tài)力學(xué)角度分析了不同改性工藝對(duì)材料拉伸性能的影響。結(jié)果表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%H_3PO_4改性后材料的儲(chǔ)能模量、活化能都大幅度提升,最大增幅分別為64.48%、35.4%;KH-550改性后材料的儲(chǔ)能模量、活化能呈現(xiàn)一定的線性增長(zhǎng),其中5%KH-550改性方案中,活化能提升幅度最大,達(dá)到521kJ/mol;HNO_3改性后材料的儲(chǔ)能模量下降,HNO_3改性時(shí)間不宜過長(zhǎng);幾種改性方案中,以拉伸性能增幅為指標(biāo),排序?yàn)镠_3PO_4改性KH-550改性HNO_3改性,且HNO_3改性增幅為負(fù)值,H_3PO_4改性2 h方案最佳。
【圖文】：

。從圖1可知，隨著溫度的增加，材料的損耗模量、介電損耗角正切均先增后減，儲(chǔ)能模量下降，當(dāng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，曲線急劇下降，材料中儲(chǔ)存能量的分子的運(yùn)動(dòng)很自由，部分支鏈和鏈段產(chǎn)生的熱量較多，緊接著材料的損耗模量、介電損耗角正切分別達(dá)到峰值。圖1H3PO4改性2h的復(fù)合材料DMA圖譜Fig1DMAcurvesofthecompositesmodifiedbyH3PO4for2h2.2不同改性工藝對(duì)儲(chǔ)能模量、損耗模量和活化能的影響選取DMA圖譜中儲(chǔ)能模量－溫度曲線、損耗模量－溫度曲線中40℃時(shí)的儲(chǔ)能模量、損耗模量數(shù)值，繪制圖2、3，以活化能計(jì)算值繪制圖4。從圖2、3可知，較未改性芳綸織物增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，H3PO4改性2h方案下，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量最高，增幅達(dá)到64.48%;3種改性工藝下，材料的損耗模量均下降。已有資料［9］表明，改性前芳綸纖維表面光滑均整無溝槽，纖維整體近似呈棒狀，無刻蝕現(xiàn)象，纖維表面光滑且缺少氫鍵，經(jīng)H3PO4溶液改性后，纖維表面變得粗糙，出現(xiàn)了刻蝕現(xiàn)象，這樣使得芳綸纖維出現(xiàn)原纖化現(xiàn)象，同時(shí)活化了其表面，可以增加纖維間交織結(jié)合的能力。更進(jìn)一步的XPS分析表明［9］，纖維表面氧元素含量明顯提高，O/C比例變?yōu)?8.73%，比未經(jīng)改性處理的芳綸纖維O/C相對(duì)值提高了21.4%，而更高的O/C比例能夠使得鄰、間位反應(yīng)活性增強(qiáng)，在酸的作用下發(fā)生親電取代［10］，生成羥基，導(dǎo)致芳綸纖維表面含氧官能團(tuán)增加，同時(shí)，纖維表面的酰胺鍵在磷酸的作用下也會(huì)發(fā)生少量的水解，產(chǎn)生極性很強(qiáng)的氨基。從而導(dǎo)致纖維表面的極性官能團(tuán)與樹脂基體之間的吸附作用增強(qiáng)，加之纖維表面粗糙度的增加，纖維與基體之間的機(jī)械互鎖作用增大，所以改性后材料的界面剪切強(qiáng)度提高，材料剛性增加，儲(chǔ)能模

慕緱婕羥星慷忍岣擼嗤牧細(xì)招?增加，儲(chǔ)能模量增加，損耗模量下降。但H3PO4溶液4、6h改性后材料的儲(chǔ)能模量開始下降，可能是纖維在溶液中浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，造成纖維表面刻蝕弱節(jié)增加，纖維力學(xué)性能下降所致，其活化能數(shù)值的變化也可以佐證這一點(diǎn)，計(jì)算得到的活化能可以定量地表征其內(nèi)部結(jié)合作用力［11］，如圖4所示，H3PO4溶液4、6h改性后，材料活化能雖然小幅度下降，但仍然分別比未處理材料高25.2%和22.6%。圖2不同改性工藝對(duì)儲(chǔ)能模量的影響Fig2Effectofdifferentmodificationsonthestoragemodulus圖3不同改性工藝對(duì)損耗模量的影響Fig3Effectofdifferentmodificationsonthelossmodulus圖4不同改性工藝對(duì)活化能的影響Fig4Effectofdifferentmodificationsontheactivationenergy偶聯(lián)劑在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有雙官能團(tuán)，在復(fù)合材料中起“橋梁作用”，一端與纖維表面反應(yīng)，另一端與·51·

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2721160