[发明专利]一种提高芳纶增强复合材料界面结合强度的方法有效

专利信息
申请号: 201310012843.9 申请日: 2013-01-15
公开(公告)号: CN103073845A 公开(公告)日: 2013-05-01
发明(设计)人: 王海军;赵庭山;王学川;李文举;冯会平 申请(专利权)人: 陕西科技大学
主分类号: C08L63/00 分类号: C08L63/00;C08L77/10;C08L27/16;C08L67/02;C08L33/12;C08J5/06
代理公司: 西安西达专利代理有限责任公司 61202 代理人: 第五思军
地址: 710021 陕西省*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 提高 增强 复合材料 界面 结合 强度 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于复合材料界面结合强度技术领域,具体涉及一种提高芳纶增强复合材料界面结合强度的方法。

背景技术

芳纶纤维因为具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐磨损、较强的韧性及优异的耐热性能而被广泛的应用于航空航天等各领域,其中芳纶纤维增强树脂基复合材料是芳纶纤维的主要应用形式,约占芳纶纤维应用总量的70~80%。但是,由于芳纶纤维表面极性不高,使得其溶解性、耐疲劳性不够好,耐光性较差,剪切性能差及纤维容易微纤化而劈裂。芳纶纤维的化学惰性和光滑表面导致纤维表面光滑且活性低,不易于树脂浸润,导致纤维与树脂基体界面结合性较差,界面剪切强度较低。这些特征在很大程度上制约了芳纶纤维在复合材料领域中的应用,对纤维表面进行改性后,使其能与树脂基体形成较好的界面层,从而发挥芳纶纤维在有机纤维中的优势地位。

近年来,人们对芳纶纤维的改性方法有化学接枝、表面涂层等化学方法以及用冷等离子体、γ射线或超声波等对表面进行的物理方法,但采用以上方法进行改性时存在投资大反应条件高,而且反应设备多,界面结合性差;此外,化学改性等上述各种方法均在不同程度上损伤纤维的表面结构和性能,因此,本专利探讨一种物理改性芳纶纤维表面结构的方法。

附生结晶这一术语是1928年由Royer引入的。通常认为附生结晶是一种结晶物质在另一种物质基底上的取向结晶,实际上是一种表面诱导的取向结晶现象。由于基底对附生物质的作用导致其两者间存在着严格取向关系,从而使附生物质产生异乎寻常的形态结构。对给定化学组成的聚合物材料而言,形态结构直接决定材料的性能,特殊的附生取向关系必然导致材料的特异性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的是提供一种提高芳纶增强复合材料界面结合强度的方法,工艺方法简单,制得的复合材料有很好的界面结合强度和优异的力学性能。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种提高芳纶增强复合材料界面结合强度的方法,包括以下步骤:

1)对芳纶纤维进行改性,具体作法是:将聚偏氟乙烯PVDF/聚己二酸丁酯PBA/等规聚丙烯i-PP溶液浇铸薄膜分别加热到195~205℃/80~100℃/190~200℃保温10~15min消除热历史,随后将PVDF/PBA/i-PP薄膜以50~60℃/min的速率分别降温到168~170℃/42~45℃/162~165℃,立即将两端施加张力并将伸直的芳纶纤维或机织布放置到过冷态聚偏氟乙烯PVDF/聚己二酸丁酯PBA/等规聚丙烯i-PP薄膜表面上并与其紧密接触;

2)将步骤1改性后的芳纶纤维10%~20%同环氧树脂80%~90%进行机械共混,然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型,先将炉温升至135~145℃,保持50~60 min,对预成型坯料进行预塑,压力控制在9~11  MPa;

3)迅速将温度升到180~185℃,保持50~60min,使模压料成型,然后采用随炉降温的方式降温到110℃后将压力撤掉;

4)将步骤3)模压成型后的复合材料连同模具一起取出,冷却至室温,获得复合材料。

本发明的有益效果是:

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