热处理温度对对位芳纶纤维表面聚集态结构和性能影响

以不同温度(200,250,300,350℃)热处理对位芳纶纤维,用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化热处理对对位芳纶纤维表面基团和聚集态结构的影响。FTIR和XRD分析结果表明,经250℃及以上热处理,纤维表层分子链重排,氢键增强。Raman和XPS分析结果表明,经250℃及以上热处理后,对位芳纶纤维表层分子链苯环上C(C—C,C=C或C—H)被氧化成—C—OH或—COOH,纤维表面极性增加。经300℃热处理后,对位芳纶纤维表层分子链运动、重排并开始收缩,结晶度增加,纤维单丝的拉伸强度达到25.7 cN/dtex,提升了4.9%。经250℃热处理后,对位芳纶纤维与环氧树脂微滴的界面剪切强度达到18.05 MPa,与未热处理时相比增加了11.9%。     

芳纶纤维的热氧化处理及对环氧树脂界面黏结的影响

采用红外光谱(FTIR)、热重(TG)、差示扫描量热(DSC)对芳纶纤维在N_2和空气气氛下的热行为进行了研究,并以透射电镜(TEM)、界面剪切强度(IFSS)研究了芳纶纤维的空气热氧化处理及对其环氧树脂界面黏结的影响。结果表明:芳纶纤维在空气条件下,150～200℃温度范围内,仅仅是纤维表层上浆剂的挥发。250℃以上会出现分子链的氧化,同时纤维表层分子链能够重排使得氢键增强。高温过程中芳纶纤维的分子链苯环C—H被氧化成—C—OH、—COOH,从而使纤维表面极性增强。极性的结构有利于与环氧树脂的界面反应,使纤维与环氧树脂间形成40～50 nm的界面层。热处理后,芳纶纤维与环氧树脂微滴间界面剪切强度值增至18.05 MPa,与原丝相比增加了11.9%。同时,高温氧化后的芳纶纤维/环氧树脂界面黏合增强,复合材料的层间剪切强度为76.2 MPa,与原丝相比提高16.16%。     

热处理对高密度聚乙烯结晶度及力学性能的影响

为了考察热处理对高密度聚乙烯(HDPE)结晶度及力学性能的影响,分别在温度为70和100℃下对HDPE样品进行30,60和90min热处理,并对样品进行DSC测试和拉伸和冲击力学性能测试,实验结果揭示了:HDPE样品的结晶度随着热处理温度的提高和时间的延长均呈上升趋势,但100℃下热处理60min结晶度的提高基本趋于稳定;热处理温度的上升和时间的延长会降低HDPE样品的冲击强度,断裂伸长率和屈服应变,会提高其拉伸强度和断裂强度。     

热空气对聚甲醛纤维结构与性能的影响

采用热空气加热处理工艺,改变加热温度和时间,研究了热空气处理对聚甲醛纤维的取向度、结晶性及力学性能的影响。研究结果表明:随着热处理温度的提高和时间的延长,聚甲醛纤维的取向度逐渐下降,结晶度逐渐上升,拉伸强度呈现先上升后下降的趋势;当热处理温度为120℃,热处理时间为20 min时,聚甲醛纤维的拉伸强度达到最大值5.1 cN/dtex,比未处理纤维提高了约10%。     

热处理对杂环芳纶结构与性能的影响

采用了热失重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),广角X射线衍射(WAXD)等手段研究热处理对含杂环的共聚芳香族聚酰胺纤维结构与性能的影响。结果表明:热处理条件为氮气气氛,温度420℃,时间4 min,拉伸倍数为1;经过热处理后杂环芳纶的化学结构没有明显的变化,纤维结晶度由11.2%提高到51.6%,纤维的取向度显著提高,纤维的表面更加光滑致密;纤维的热稳定性无明显变化,纤维的线密度有略微变小,断裂强度为23.8 cN/dtex,弹性模量为1 041.43 cN/dtex。     

低温等离子体处理对芳纶/环氧界面性能的影响

在采用低温等离子体对芳纶纤维进行表面处理后，用扫描电镜观察处理前后的纤维表面，测试了纤维的拉伸性能，并用单纤维抽拔法对芳纶纤维／环氧树脂的界面性能做了定量的表征。实验结果表明：经低温等离子体处理后，芳纶纤维表面变得粗糙，拉伸强度随处理时间延长而下降，纤维初始模量和断裂伸长率略有下降，而芳纶／环氧界面的粘结强度有所提高。     

热处理对PEEK/MWCNTs复合材料性能影响

对聚醚醚酮(PEEK)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料进行热处理,研究热处理温度对PEEK/MWCNTs复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:热处理可明显提升复合材料力学性能,与未热处理相比,拉伸强度和弯曲强度分别提升了9.2%和18.6%。热处理可明显提高复合材料熔点和结晶度,250℃下热处理的复合材料熔点升到348.13℃,结晶度升到31.5%。同时热处理可明显提高PEEK/MWCNTs复合材料储能模量。最佳热处理温度为250℃,最佳热处理时间为2h。     

热处理对PBO纤维结构和性能的影响

热处理是进一步提高聚苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维性能的重要工艺。本文研究了固定张力下,热处理温度和时间对PBO纤维结构和性能的影响。结果表明:在固定张力下进行热处理可以促使PBO纤维进一步完成关环反应,提高大分子链的规整性;热处理会使PBO纤维表面粗糙化,并改善纤维的界面性能,600℃下处理40 s后其界面剪切强度提高了40%;提高热处理温度或延长热处理时间均能提高PBO纤维的强度和模量;氮气下550℃处理35 s后,PBO纤维的拉伸强度和模量分别比初生纤维提高了28%和45%。     

磁场处理对PAN原丝预氧化性能影响的研究

PAN原丝的预氧化性能是决定碳纤维性能的重要指标。对P300和P700两种不同原丝在强度分别为4、8、12和16 T的磁场中进行了处理,并对处理后的原丝进行了预氧化。采用XRD、FTIR、DSC和密度法分别对预氧化纤维的预氧化程度进行了表征,结果发现磁场会引起原丝分子链段的取向排列和结晶度的提高,从而降低原丝的预氧化性能,其影响程度随着磁场强度的增大而增强。结晶和取向度较低的原丝更易于受到磁场影响。     

拉伸对熔纺聚乙烯醇纤维结构形态的影响

采用含水的复合改性剂增塑聚乙烯醇(PVA),制备熔纺PVA纤维原丝。经冷拉伸3倍后,分别在160、220℃下进行热拉伸。研究了拉伸对纤维结构和表面、截面形貌的影响。结果表明:拉伸使纤维分子取向,结晶度升高;熔纺PVA纤维截面为圆形,拉伸后在纤维表面产生沿轴向的微孔,增加了纤维表面的粗糙度。     

高性能有机纤维耐热性能与结构演变研究

高强度耐高温有机纤维兼具高强高模和良好的热稳定性,可在200～300℃长期使用。采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、动态热机械分析仪、广角X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、芳纶Ⅲ、聚对苯撑并苯双噁唑(PBO)和聚酰亚胺(PI)4种高强度耐高温有机纤维在250～450℃下热处理一定时间后的尺寸稳定性和力学性能变化,以及纤维的化学、凝聚态结构和形貌演变,并结合电子云密度和键级分析其耐热机理。结果表明:化学结构和凝聚态结构是影响纤维耐热性能的关键因素,PPTA纤维和芳纶Ⅲ分别在400℃和450℃热处理10 h后化学结构会发生明显降解,PBO和PI纤维在同样条件下其化学结构不会产生明显变化;纤维的缺陷结构及结晶度的变化也对其耐热性能产生显著的影响,4种纤维在通过热处理后,芳纶Ⅲ的表面缺陷最为明显,PI纤维表面缺陷不明显;PI亚酰胺环的电子云密度最大,其抵抗外部能量攻击的能力高,热处理温度小于400℃时,PI纤维的强度保持率最高。     

热定型温度对芳纶Ⅲ结构与性能的影响

研究了不同热定型温度对芳纶Ⅲ的力学性能、结晶度、取向度及热性能的影响。结果表明:随着热处理温度的提高,芳纶Ⅲ弹性模量增大,而拉伸强度和断裂伸长率则增大到峰值后开始逐步下降;纤维结晶度随温度升高而增大;纤维取向度在经过热定型后有小幅度提高;不同热定型处理温度下,纤维的热分解温度均为533℃,分解速率差别较小。     

热处理对国产对位芳纶AFS-920结构与性能的影响

以国产对位芳纶AFS-920为研究对象,通过热处理装置对芳纶进行增强改性。采用纤维强伸度仪、扫描电子显微镜、同步辐射广角X射线衍射等表征方法,系统地研究了热处理时间、温度、张力对芳纶性能的影响以及结构与性能之间的演变规律。结果表明:随着热处理温度的上升、张力的加大及停留时间的延长,强度和模量均有比较明显的提高然后又下降。最佳的热处理工艺为:处理温度500℃,张力0.3 c N/dtex,处理时间10 s。结构分析发现:无定形区的改善有利于提高纤维的力学性能,模量和强度提高的原因是纤维取向度及结晶度增大。     

轮胎用芳纶纤维

轮胎用芳纶纤维ＢｒｕｎＪｅｌｓｍａ著薛广智摘译涂学忠校１芳纶纤维的特性芳纶纤维的物理和化学结构决定了它具有高强度。芳纶分子链的结晶度和取向度相当高,因此其弹性模量和断裂强力非常大。芳纶纤维的质量小、柔性和尺寸稳定性好,且不受时间、温度和外力的影响。汽...     

热拉伸处理温度对PPTA纤维结晶和力学性能的影响

为提高国产聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维的拉伸模量，采用热拉伸法在不同温度下对PPTA纤维进行处理，利用纤维强伸度仪、乌氏黏度计、X射线散射仪对纤维进行测试，研究热拉伸处理温度对纤维结晶性能和力学性能的影响。结果表明：随着热处理温度的升高，PPTA纤维的拉伸强度降低，模量先增大后减小，在440～480℃时综合力学性能较好；PPTA纤维的结晶度与模量变化趋势相似，在拉伸温度为500℃时结晶度最大为74.0%;与未处理PPTA纤维相比，热拉伸处理后纤维的晶粒尺寸增大，取向度提高；比浓对数黏度与拉伸强度的变化趋势一致，随着热处理温度的升高而降低。     

张力拉伸对PAN纤维热稳定化反应进程的影响

在不同拉伸条件下,对聚丙烯腈(PAN)纤维进行热处理。借助傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等表征手段,研究了PAN纤维热稳定化过程中,拉伸张力对纤维分子链聚集态结构及化学反应的影响。结果表明:PAN纤维热处理过程中,施加张力会在一定程度上影响纤维的环化反应。当热处理温度较低(180℃)时,施加张力可抑制环化反应的发生;热处理温度较高(大于200℃)时,拉伸张力有利于环化反应的发生。热处理过程中,施加张力,对PAN纤维结晶度影响较小,晶区取向和全取向度增加,晶粒尺寸增大。这是由于拉伸与温度双重作用影响了纤维的聚集态结构,导致参与环化反应的分子数量发生变化。     

丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料的制备及性能研究

采用高锰酸钾硫酸溶液对芳纶短切纤维表面进行改性处理,然后再与丁腈橡胶复合制备了丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料。探讨了芳纶短切纤维表面不同处理时间对复合材料机械性能的影响。结果显示,当芳纶短切纤维表面处理时间为20 min时,复合材料的拉伸强度达到最大值;复合材料的扯断伸长率随纤维表面处理时间的增加呈上升趋势,但处理时间超过20 min后,扯断伸长率的变化趋于平缓;复合材料的撕裂强度和硬度随处理时间的增加变化不明显。     

表面构建聚多巴胺制备抗紫外线PBO纤维

基于聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维分子链中噁唑五元环不稳定,紫外光辐射下噁唑环发生开环,大分子发生断裂,导致力学性能急剧下降的问题,通过PBO纤维表面涂覆聚多巴胺(PDA)分子链的方法,合成了耐紫外PBOPDA改性纤维。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、广角X射线散射等分析手段研究了表面涂覆对PBO纤维表观形貌、超分子结构、微纳结构及抗紫外老化性能影响。结果表明：经过288 h紫外光辐射,PBO纤维分子链中产生酰胺基团,结晶峰的位置较老化前相对向右移动,结晶区的微小晶体发生相对滑移,结晶度、晶面取向度降低,结晶区出现解取向,原纤间微孔的直径、长度增大,纤维表面出现多条平行排列细长条纹,纤维力学强度急剧下降;而改性PBO-PDA纤维氮气氛围下热分解温度为693.6℃,仍具有良好的热分解稳定性,经紫外老化288 h后的PBO-PDA纤维具有较好抗紫外线能力,表层PDA分子链可有效阻隔紫外光对内部PBO纤维的破坏,纤维结晶度改变较小,纤维内部微孔直径长度增大幅度较小,分子结构没有额外基团产生,拉伸强度仍为1.55 GPa,拉伸强度保留率为37.26%。     

多聚磷酸改性PBO纤维的研究

采用多聚磷酸及其乙醇溶液(体积比1:1)对聚对苯二撑苯并二噁唑(PBO)纤维进行表面处理。通过单丝拔出剪切强度的测试来表征纤维／树脂的界面粘结性能,并通过液滴形态法来表征纤维的表面润湿性能,利用扫描电镜和X射线衍射分析探讨了表面形态及结晶结构在改性前后的变化。结果表明:PBO纤维经两种溶液分别处理1 min,5 min后,纤维／树脂的界面粘结强度分别提高24％,55％,但单丝强度均下降;纤维与水的接触角由大于90°均降低至45°左右;结晶度从原丝的56.4％分别降低至52.9％,52.3％。     

芳纶热拉伸处理过程对氢键影响的研究

研究了热处理过程对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)结构与性能的影响。通过对PPTA纤维升温红外光谱分析可以看出:在较低的热处理温度下,随着温度的升高,发现在3 300 cm~(-1)处—NH—伸缩振动峰向高波数方向移动,峰型变宽,吸收峰强度减弱。采用傅里叶变换红外光谱仪和单丝强度仪、比浓对数黏度等研究发现:经热拉伸处理后的PPTA纤维内部分子间氢键作用力增加,自由氢键数减少,游离的—NH_2含量却增加,纤维比浓对数黏度和强度降低,说明纤维的拉伸强度是由分子间作用力以及分子链段的长度共同作用的。