一种增强芳纶纤维和环氧树脂粘结性的方法技术

本实验提供了一种增强芳纶纤维和环氧树脂粘结性的方法，其特征在于，具体步骤为：将芳纶纤维浸泡在丙酮中进行预处理，纤维用去离子水洗净后，干燥。用一定浓度的Licl乙醇溶液处理3.5h，然后用去离子水洗净，干燥。用硅烷偶联剂的乙醇溶液在超声震荡下处理1h。利用本发明专利技术方法处理芳纶纤维有效的提高了芳纶纤维与树脂的粘结力，相对于未改性的芳纶而言粘结力提高43.5％。该方法有效的提高了纤维与树脂间的粘结力，为后续树脂基复合材料强度的提高提供了依据。

【技术实现步骤摘要】
一种增强芳纶纤维和环氧树脂粘结性的方法
本专利技术涉及一种增强芳纶纤维和环氧树脂粘结性的方法，属于纤维增强复合材料领域。
技术介绍
芳纶纤维具有高强度、高模量、低密度、稳定性好、耐腐蚀等优异性能，已被广泛应用于航空、航天、汽车、机械、军事、电子电气、石化等各个领域。但纤维表面光滑、与橡胶粘结性不好，限制了它的使用。因此，对纤维表面进行改性处理，提高其与基体的结合能力显得尤为重要。目前，芳纶纤维改性方法按原理可以分为3种：化学改性、物理改性、表面涂层改性。化学改性多采用试剂刻蚀的方法，此方法一方面反应速率不好控制，极易损伤纤维，降低纤维的本体强度，使复合材料的抗拉强度降低；另一方面由于所用试剂一般都有腐蚀性，对实验条件要求较高，对环境也会产生污染，因而该处理方法使用范围相对有限。物理改性有等离子体技术、高能射线辐射和超声波处理等方法，这些方法相对较环保，处理工艺简单，效率高且安全，但也容易使纤维本体受到一定程度的破坏。等离子体主要利用空气、氮气、氧气或者氨气等为反应气体，通过等离子体处理形成电浆，对纤维表面形成刻蚀和接枝反应，但是该方法会破坏纤维表面完整性，同时存在活性退化效果，且对设备和操作环境要求比较高。表面涂层改性同样简单可行，但涂层和纤维只是物理性的结合，与材料共混时还存在一定的缺陷。本专利技术采用了丙酮预处理，Licl乙醇溶液和硅烷偶联剂处理结合的方法，使纤维表面粗糙，表面能增加并且表面基团增加。在接触角测试和纤维的抽拔试验之后，证实改方法对于芳纶和环氧树脂的粘结力有了很大的提高，未来在复合材料领域将会有广泛的前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种新型的方法来改善芳纶和环氧树脂的界面性能。为了实现本专利技术的目的，专利技术人通过大量的实验研究与不断探索，最终获得如下技术方案：一种增强芳纶纤维和环氧树脂粘结性的方法有以下步骤：(1)将芳纶纤维在丙酮溶液中进行预处理，去除纤维表面的杂质，用去离子水反复清洗，60℃烘干备用；(2)用一定浓度Licl乙醇溶液处理3.5小时后，用去离子水反复清理，60℃烘干。(3)将处理后的芳纶放入一定浓度的KH560乙醇溶液中，在45℃下超声处理2小时，处理完毕后用去离子水清洗，60℃烘干。(4)测试纤维改性后的强力以及改性后纤维在树脂中的抽拔力。优选的Licl乙醇溶液浓度为6.5wt％。优选的KH560乙醇溶液浓度为5wt％。所述的树脂是环氧树脂GCC-135，固化剂为GCC-137固化剂。本专利技术的芳纶纤维改性后与未改性芳纶纤维相比，粘结力提高43.5％，使后续复合材料性能更优。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。实施例1(1)纤维改性处理将芳纶纤维在丙酮溶液中浸泡3小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，密封备用。将预处理的纤维分别放入质量浓度为0wt％、4.5wt％、6.5wt％、8.5wt％、10wt％的Licl乙醇溶液中，浸泡3.5小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，备用。将上述处理纤维放入0wt％的KH560乙醇溶液中，在45℃下超声处理2小时，60℃干燥箱内烘干。(2)纤维在树脂中的拔出实验按照环氧树脂GCC-135∶固化剂GCC-137＝100∶30的比例配置树脂，将其注入纤维抽拔装置，测试抽拔力。(3)纤维的接触角测试用去离子水测试处理后纤维的接触角。(由于纤维在树脂中未抽拔出来，纤维断裂，所测试的力为纤维的断裂强力，证明纤维处理后强力下降严重，不可能出现最优情况。因此，未对其接触角进行测试。)(4)纤维强力测试使用万能强力机测试纤维的强力，5组取平均值。表1为纤维抽拔力和接触角测试结果实施例2(1)纤维改性处理将芳纶纤维在丙酮溶液中浸泡3小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，密封备用。将预处理的纤维分别放入质量浓度为0wt％、4.5wt％、6.5wt％、8.5wt％、10wt％的Licl乙醇溶液中，浸泡3.5小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，备用。将上述处理纤维放入4wt％的KH560乙醇溶液中，在45℃下超声处理2小时，60℃干燥箱内烘干。(2)纤维在树脂中的拔出实验按照环氧树脂GCC-135∶固化剂GCC-137＝100∶30的比例配置树脂，将其注入纤维抽拔装置，测试抽拔力。(3)纤维的接触角测试用去离子水测试处理后纤维的接触角。(由于纤维在树脂中未抽拔出来，纤维断裂，所测试的力为纤维的断裂强力，证明纤维处理后强力下降严重，不可能出现最优情况。因此，未对其接触角进行测试。)(4)纤维强力测试使用万能强力机测试纤维的强力，5组取平均值。表2为纤维抽拔力和接触角测试结果实施例3(1)纤维改性处理将芳纶纤维在丙酮溶液中浸泡3小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，密封备用。将预处理的纤维分别放入质量浓度为0wt％、4.5wt％、6.5wt％、8.5wt％、10wt％的Licl乙醇溶液中，浸泡3.5小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，备用。将上述处理纤维放入5wt％的KH560乙醇溶液中，在45℃下超声处理2小时，60℃干燥箱内烘干。(2)纤维在树脂中的拔出实验按照环氧树脂GCC-135∶固化剂GCC-137＝100∶30的比例配置树脂，将其注入纤维抽拔装置，测试抽拔力。(3)纤维的接触角测试用去离子水测试处理后纤维的接触角。(由于纤维在树脂中未抽拔出来，纤维断裂，所测试的力为纤维的断裂强力，证明纤维处理后强力下降严重，不可能出现最优情况。因此，未对其接触角进行测试。)(4)纤维强力测试使用万能强力机测试纤维的强力，5组取平均值。表3为纤维抽拔力和接触角测试结果实施例4(1)纤维改性处理将芳纶纤维在丙酮溶液中浸泡3小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，密封备用。将预处理的纤维分别放入质量浓度为0wt％、4.5wt％、6.5wt％、8.5wt％、10wt％的Licl乙醇溶液中，浸泡3.5小时，用去离子水反复清洗，在干燥箱内60℃烘干，备用。将上述处理纤维放入6wt％的KH560乙醇溶液中，在45℃下超声处理2小时，60℃干燥箱内烘干。(2)纤维在树脂中的拔出实验按照环氧树脂GCC-135∶固化剂GCC-137＝100∶30的比例配置树脂，将其注入纤维抽拔装置，测试抽拔力。(3)纤维的接触角测试用去离子水测试处理后纤维的接触角。(由于纤维在树脂中未抽拔出来，纤维断裂，所测试的力为纤维的断裂强力，证明纤维处理后强力下降严重，不可能出现最优情况。因此，未对其接触角进行测试。)(4)纤维强力测试使用万能强力机测试纤维的强力，5组取平均值。表4为纤维抽拔力和接触角测试结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强芳纶纤维与环氧树脂粘结力的方法，其特点在于Licl乙醇溶液与硅烷偶联剂均对芳纶进行改性处理。将芳纶纤维浸泡在丙酮中进行预处理，纤维用去离子水洗净后，干燥。用一定浓度的Licl乙醇溶液处理3.5h，然后用去离子水洗净，干燥。用硅烷偶联剂的乙醇溶液在超声震荡下处理2h。

【技术特征摘要】
1.一种增强芳纶纤维与环氧树脂粘结力的方法，其特点在于Licl乙醇溶液与硅烷偶联剂均对芳纶进行改性处理。将芳纶纤维浸泡在丙酮中进行预处理，纤维用去离子水洗净后，干燥。用一定浓度的Licl乙醇溶液处理3.5h，然后用去离子水洗净，干燥。用硅烷偶联剂的乙醇溶液在超声震荡下处理2h。2.根据权利要求1所述一种增强芳纶纤维与环氧树脂粘结力的方法，其特征在于，所述的Licl乙醇溶液浓度为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠玉，张蕊，李丹花，王高攀，石亚蒙，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12