论文部分内容阅读
本文选用一种新型的可溶性耐高温热塑性树脂—杂萘联苯型聚芳醚砜酮(PPESK)作为基体,与Armos纤维制成纤维增强热塑性树脂基复合材料。利用氧气低温等离子体技术对Armos纤维表面进行改性处理,并通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X-射线光电子能谱(XPS)以及动态接触角分析(DCAA)的测试手段来分析讨论等离子体处理时间与放电功率对Armos纤维表面形貌、表面粗糙度、表面元素组成以及表面浸润性能的影响及变化规律。实验结果表明:氧等离子体在纤维表面引入了大量的含氧基团,表面极性基团含量得到提高;同时氧等离子体对纤维表面产生刻蚀作用,并随着等离子体处理时间的延长或放电功率的提高,表面刻蚀程度加大,表面粗糙度得到提高,但过长的时间和过高的功率造成了纤维表面的剥离与消熔,纤维损伤严重,表面的粗糙度下降;同时从Armos纤维表面能的变化规律发现,随着处理时间和处理功率的增加,表面能均呈现先增大后减小的趋势,当等离子体处理条件控制在时间为10min、功率为200W时,其表面自由能达到最大值,此时浸润性最好。采用层间剪切强度(ILSS)来表征Armos/PPESK复合材料的界面粘结强度:利用湿热实验来间接反映其界面粘结情况,并对复合材料层间剪切破坏形貌进行扫描,从而进一步分析了复合材料的破坏机理。其结果发现,由于氧等离子体处理后的纤维表面极性基团的增加、粗糙度的提高以及表面能的增加,很好的改善了纤维与树脂基体的粘结性能,使得Armos/PPESK复合材料的层间剪切强度从59.5 MPa提高到68.8MPa,提高了15.6%;由层间剪切破坏形貌分析,复合材料的剪切破坏从界面破坏(未处理)转为树脂基体的内部破坏(处理后),因而具有较高的界面粘结强度。湿热试验也间接地反映了经等离子体处理后的界面粘结情况较好。氧气等离子处理工艺条件对Armos纤维表面以及界面改性的效果是十分显著的。通过对处理后的纤维放置于空气中若干天后其表面性能的变化,以及复合材料界面性能的变化,发现等离子体处理效果随时间的延长而大大降低了,这就是等离子体处理的时效性。由于时效性的存在,在制备纤维复合材料时,纤维处理完后应尽快与树脂溶液复合,以获得最佳的等离子体处理效果。