聚对苯撑苯并二噁唑纤维含水率对其直接氟化表面改性效果的影响
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国家自然科学基金资助项目(51633004,51573105);高分子材料工程国家重点实验室课题(sklpme2017-2-03)


Effect of Surface Moisture on Direct Fluorination of Poly(p-phenylene benzobisoxazole) Fiber
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    摘要:

    聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维具有极其优异的力学性能与耐高温性能,因此被广泛应用于复合材料。但是由于自身的化学惰性,PBO 纤维与树脂的粘接性能较差,其在先进树脂基复合材料领域的应用受到限制。文中首次采用直接氟化对PBO 纤维进行表面改性,并通过控制PBO 纤维的含水率研究了水分对PBO 纤维直接氟化表面改性效果的影响。通过X射线光电子能谱、红外光谱与扫描电子显微镜研究了不同含水率的PBO 纤维在直接氟化后的表面化学结构与物理形貌。研究结果表明,氟化PBO 纤维表面极性基团明显增加,并且随着含水率的增大,氟化反应生成的极性基团比例(包括COOH 和C-F)从4.93%下降到0.76%。单丝拔出结果表明,随着PBO 纤维含水率的增加,其氟化后与环氧树脂的界面粘接强度从27.1MPa降低到21.4MPa,但均高于原始PBO 纤维的19.6MPa。

    Abstract:

    Due to the excellent mechanical properties and heat resistance, poly(p-phenylene benzobisoxazole) (PBO) fiber is applied as one of most potential reinforcement in resin matrix composite. However, the poor adhesion with resin limits its application in advanced composite materials. In this paper, direct fluorination of PBO fiber was carried out for the first time, and the effect of surface moisture on the direct fluorination of PBO fiber was studied by controlling the moisture content of PBO fiber. The surface chemical structure and physical morphology of PBO fiber were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscope (SEM). It is shown that the surface polar groups of fluorinated PBO fiber increase obviously, and with the increase of surface moisture content, the ratio of polar groups (including COOH and C-F) decreases from 4.93% to 0.76%. Correspondingly, the interfacial bonding strength of fluorinated PBO fiber and epoxy resin decreases from 27.1 MPa to 21.4 MPa, but higher than 19.6 MPa of the original PBO fiber.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

洪达伟,程 政,罗龙波,刘向阳.聚对苯撑苯并二噁唑纤维含水率对其直接氟化表面改性效果的影响[J].高分子材料科学与工程,2018,34(10):54-58.

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  • 在线发布日期: 2018-11-08
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