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热处理对PBO纤维的结构和性能的影响

作　者: 时代
导　师: 巩桂芬
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚对苯撑苯并双噁唑纤维热处理纤维性能表面形貌
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 18次
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内容摘要

聚对苯撑苯并双噁唑(Poly-p-phenylene-benzobisoxazole，PBO)纤维是一种高强度、高模量、高热稳定性、高耐化学腐蚀性的新型纤维，但是由于PBO纤维表面光滑，而且PBO分子链上无极性基团，这使纤维与树脂基体难以浸润，导致纤维与树脂基体结核的界面性能差，界面剪切强度低，不能进行有效的应力传递，从而影响了复合材料综合性能的发挥，限制了PBO纤维在先进复合材料领域中的应用。因此开展有关PBO纤维表面改性的相关研究，有助于完善PBO纤维综合性能、扩展PBO纤维的应用范围。本文通过改变热处理温度(500℃~800℃，温度梯度为50℃)、处理氛围(空气、氮气)，以及处理时间(10s、20s、30s)对PBO纤维进行热处理。然后通过扫描电子显微镜观察和X射线衍射仪研究热处理前后纤维结构的变化；用单丝拉伸和热失重(TG)仪测试其拉伸性能和热稳定性的变化；通过单丝拔出和接触角的测试方法探讨热处理条件的变化对PBO纤维的微复合材料的界面性能的影响。研究结果表明：热处理温度低于分解温度时，可以在一定程度上提高纤维的结晶度、抗拉强度和纤维表面的浸润性能，高于分解温度时，纤维的抗拉强度和结晶度大幅度下降，浸润性能也呈下降趋势；当热处理条件为空气、650℃、30s时，PBO纤维的界面剪切力(IFSS)比未处理的提高了48.77%、但是抗拉强度下降了24.73%；当热处理条件为氮气、700℃、30s时，IFSS提高了47.53%、抗拉强度下降了22.06%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景、目的和意义  10-11
  1.2 PBO 纤维简介  11-12
  1.3 PBO 纤维的国内外研究现状  12-15
    1.3.1 PBO 纤维的国外研究进展  12-13
    1.3.2 PBO 纤维的国内研究进展  13
    1.3.3 PBO 纤维热处理的研究现状  13-14
    1.3.4 PBO 纤维表面改性的方法概述  14-15
  1.4 本文主要的研究内容  15-16
第2章实验部分  16-25
  2.1 热处理实验条件的确定  16-17
  2.2 PBO 纤维热处理设备  17-18
  2.3 PBO 纤维表面涂覆层的清除  18
  2.4 实验材料及使用仪器  18-19
    2.4.1 实验原料  18-19
    2.4.2 实验仪器  19
  2.5 热处理后的 PBO 纤维结构和性能测试  19-23
    2.5.1 扫描电镜(SEM)观察其表面形貌  19-20
    2.5.2 X 射线衍射(XRD)表征其晶态结构  20
    2.5.3 PBO 纤维单丝抗拉强度的测试  20-21
    2.5.4 PBO 纤维微复合材料性能测试  21-23
    2.5.5 TG 对 PBO 纤维热稳定性的表征测试  23
    2.5.6 XPS 对 PBO 纤维表面元素含量的测试  23
  2.6 本章小结  23-25
第3章热处理后的 PBO 纤维的表征分析  25-43
  3.1 扫描电镜(SEM)观察 PBO 纤维表面形貌  25-28
  3.2 XRD 对 PBO 纤维的结构和性能的表征  28-30
  3.3 单丝抗拉强度的变化及分析  30-33
  3.4 PBO 微复合材料性能测试的研究  33-36
    3.4.1 单丝拔出对纤维界面剪切强度的表征  33-35
    3.4.2 界面浸润性能的表征  35-36
  3.5 热处理对 PBO 纤维热稳定性的影响  36-38
  3.6 热处理前后 PBO 纤维表面元素的变化  38-42
  3.7 本章小结  42-43
结论  43-44
参考文献  44-48
攻读硕士学位期间发表的学术论文  48-49
致谢  49

热处理对PBO纤维的结构和性能的影响

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