超支化聚硅氧烷接枝改性芳纶纤维的研究

【摘要】芳纶纤维以其高强度，高模量，良好的热稳定性而著称，是优异的树脂基复合材料增强体。但是由于芳纶纤维表面光滑，缺少极性官能团，致使纤维与树脂基体的界面粘结性能差，不能使树脂基复合材料发挥出其优异的性能。同时，芳纶纤维的耐紫外辐照性较差，室外应用时老化速度快，所以其抗紫外性也是制约芳纶纤维发展的瓶颈。本文针对芳纶纤维的两大缺点，对其进行表面改性，达到同时提高其表面粘结性和抗紫外辐照性的目的，同时提升芳纶纤维的综合性能。选用超支化聚硅氧烷对芳纶纤维进行表面改性，希望借助其抗紫外辐照性好和带有大量的活性官能团的优点，同时提高纤维的抗紫外辐照性和表面粘结性。并选择两条不同的试验路线（原位聚合法和接枝法），分别对纤维进行改性。首先，通过原位聚合法，得到改性芳纶纤维（HSi-g-KF），通过对HSi-g-KF的动态力学接触角和紫外辐照老化测试，表明HSi-g-KF的浸润性和抗紫外辐照性同时具有明显提升。原因为HSi-g-KF表面的超支化聚硅氧烷(HSis)带有的大量活性官能团提高了HSi-g-KF纤维的表面浸润性，其表面自由能提升最高为原始纤维的1.9倍；而组成HSis的具有较高键能的-Si-O-和-Si-C-链段则显著提高了HSi-g-KF纤维的抗紫外辐照性。而通过调整反应过程中硅烷与水的比例，则引起HSi-g-KFs纤维表面形貌及性能的变化。之后，又合成4种不同分子量的超支化聚硅氧烷(HPSis)，并将其接枝到芳纶纤维表面，得到改性芳纶纤维HPSi-g-KFs。采用GPC和NMR等表征方法系统的表征了HPSi结构，深入探讨了其结构变化对HPSi-g-KFs形貌及性能的影响，并研究了HPSi-g-KFs表面浸润性、抗紫外辐照性和阻燃性能的提升，证实HPSi-g-KFs纤维的综合性能有了明显提升。
【作者】张红蕊；
【导师】梁国正；
【作者基本信息】苏州大学，材料学，2014，硕士
【关键词】芳纶纤维；超支化聚硅氧烷；浸润性；抗紫外辐照性；

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