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聚酰亚胺纤维作为一种新型高性能有机纤维,具有优异的力学性能、耐热性、环境稳定性及介电性能,与目前广泛使用的玻璃纤维、芳纶纤维等相比,具有更低的密度或更高的使用温度等优势,故有望在树脂基先进复合材料、高性能绳索、线缆等高技术领域得到广泛的应用。本论文以一种共聚型高强高模聚酰亚胺纤维为研究对象,对其表面特性、表面改性及其与两种树脂的界面性能进行了详细研究,加深了对纤维表面特性和界面性能的认识,得到了简单的酸碱处理对纤维力学性能和表面及界面性能的影响规律,为纤维的实际应用奠定坚实基础。 首先,从力学性能、耐热性、表面特性和与树脂的界面剪切强度等几个方面,将共聚型聚酰亚胺纤维与PBO、K-49、F-12几种商品化高性能有机纤维进行了对比,结果发现,共聚型PI纤维的力学性能优于芳纶K-49纤维,但劣于PBO和F-12纤维;耐热性良好,玻璃化转变温度约为266℃;300℃和370℃高温热老化性能优于F-12纤维,但劣于PBO和K-49纤维;聚酰亚胺纤维表面含氧活性基团含量低,表面自由能较小,与环氧树脂和聚酰亚胺树脂的界面粘合性差,界面剪切强度高于PBO纤维,但低于芳纶纤维。 其次,采用简单的酸碱处理方法对这种共聚型聚酰亚胺纤维表面进行了表面改性,详细研究了KOH、NaOH、H2SO4和HNO3四种溶液的处理时间、处理温度和处理溶液浓度对纤维力学性能和表面特性的影响,优化了处理条件。发现处理后的纤维力学性能下降,表面出现沟槽而变得粗糙,表面氧元素含量及含氧活性基团含量与未处理的纤维相比大幅度增加,且纤维表面自由能中的极性分量所占比重提高。采用较优化处理条件时,纤维力学性能受影响较小,KOH、NaOH、H2SO4和HNO3四种溶液处理后的聚酰亚胺纤维与环氧树脂和聚酰亚胺树脂基体的界面粘合性改善,改性后的纤维与环氧树脂的界面剪切强度可提高14%~37%,与聚酰亚胺树脂的界面剪切强度可提高78%~115%。可看到后者界面剪切强度得到了相当大的提高。