以均苯(běn)四甲酸酐(PMDA)、間苯二胺(m-PDA)為(wéi)單體製備(bèi)出高黏度的聚酰胺酸(PAA),然後采用環(huán)氧基多麵體低聚倍半矽氧烷(POSS)並(bìng)輔以(yǐ)2-乙基-4-甲基(jī)咪唑(zuò)固化劑對碳纖維(CF)進行表麵處理,再將其與已製備的PAA經載玻(bō)片塗膜高溫固(gù)化製得聚酰亞胺/碳纖維(PI/CF)複合材料,通過FIIR、拉曼光譜、XRD、SEM研(yán)究了改性碳纖維對PI/CF複合(hé)材料性(xìng)能(néng)的影響。研究表明:POSS的接(jiē)枝(zhī)改性增加(jiā)了(le)CF表麵的粗糙度和無序程度,固化劑2-乙基-4-甲基咪唑(zuò)的加入進一步促(cù)進了(le)接枝過程,大量POSS接枝並固(gù)化於CF表層,使CF表層粗糙度進(jìn)一步增加(jiā),進而改善了CF與(yǔ)PI基體的界麵黏合力和相容性。
拉曼光譜研究表明,改(gǎi)性前後CF拉曼光譜經分峰擬合得到的具(jù)體參數,塗覆(fù)改性後CF的(de)R 值有所提升,從2.57提升到2.91,以咪唑作(zuò)為促(cù)進劑(jì)處理後R 值提升至3.18,提(tí)升了23.7%。La值從1.71 nm降至(zhì)1.38 nm。力學性能分析表明,相比接枝前的CF,接枝處理可(kě)明顯提高PI/CF複合(hé)材(cái)料的力學性能,添加3%CF並以POSS塗覆處理,拉伸強度和(hé)彈性模量分別較改性前提升了11.1%和6.1%,而塗覆POSS並輔以咪唑(zuò)固化促進劑改性後拉伸強度和彈性模量(liàng)分別較改性前提升了24.3%和12%,但是斷裂伸長率卻有所(suǒ)下降。
聚酰亞胺(PI)是分子(zǐ)鏈中含有酰亞胺環(—CO—NH—CO— )的一類聚合物(wù)的(de)統稱,因為其分子主鏈結構上(shàng)存在芳環和雜環而具有優異的耐高(gāo)溫性(xìng)能和化學穩定性,熱性能(néng)優(yōu)異,同時PI薄膜具有優異的(de)力(lì)學(xué)性能(néng)和耐輻射、耐溶劑性,因而得到廣泛應用。但是分(fèn)子鏈中含有(yǒu)大量的苯環結構(gòu)也使其較難結晶,同時也嚴重影響了PI薄膜和PI複合材料聚(jù)集態有序結構的形成和控製,進而會影響製品的性能。
目前,通常采用有機或者無機粉體雜化來改善PI的聚集態結構,常用(yòng)的無機材料(liào)包括二氧化矽、蒙脫土、滑(huá)石粉等,而碳(tàn)纖維(CF)以其高比強度、耐磨損、耐疲勞、熱膨脹係數小以及(jí)自(zì)潤滑等優異(yì)性(xìng)能成為重要的增強材料之一。然而由於 CF表麵較為光滑並呈化學惰性,因此與基體之間的黏結性較差,故而有必(bì)要對其進行表麵處理(lǐ)。目前對CF的表麵改性多使(shǐ)用(yòng)氧化刻蝕法,同時還有偶聯劑塗層、表麵沉積以及等離子(zǐ)體(tǐ)處理和(hé)稀土處(chù)理等技術(shù),常規CF改性盡管效果明(míng)顯,但是改性過(guò)程相對難以控製,同時也(yě)會在一定程(chéng)度上降低纖維的強度。多麵體低聚倍半矽氧烷(POSS)具有以Si—O—Si鍵為無機骨架的中空籠形結構,環氧基POSS中的Si原子(zǐ)分別連(lián)接反應性的長鏈環(huán)氧基和惰性基團(籠狀結構(gòu)),其中的(de)惰性基(jī)團可以改善POSS和基體之間的相容性,反應性基團則可實現其與填料之間的化學鍵合作用,從而起到化學接枝的作(zuò)用。以表麵塗覆的(de)方法用POSS改性CF的研究已有報道,但是以咪唑固化促進劑協效(xiào)POSS改(gǎi)性CF的研究較少。