【摘 要】
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聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维具有高强韧、耐高温、不易断裂等特点,是一种非常优秀的高性能有机纤维。但PBO纤维表面惰性,与树脂基体相容性差,界面性能弱,极大的限制了PBO纤维在复合材料领域的应用。基于此,本文提出了一种同时增加纤维单丝强度与其界面强度的PBO纤维表面改性方法。采用原位交联溶胀法在PBO纤维表面涂覆聚乙烯醇（PVA）/环氧交联涂层,确立了对PBO纤维较温和的表面改性方式。采用红外光
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聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维具有高强韧、耐高温、不易断裂等特点,是一种非常优秀的高性能有机纤维。但PBO纤维表面惰性,与树脂基体相容性差,界面性能弱,极大的限制了PBO纤维在复合材料领域的应用。基于此,本文提出了一种同时增加纤维单丝强度与其界面强度的PBO纤维表面改性方法。采用原位交联溶胀法在PBO纤维表面涂覆聚乙烯醇（PVA）/环氧交联涂层,确立了对PBO纤维较温和的表面改性方式。采用红外光谱（FT-IR）、能量色散X射线光谱仪（EDS）、热失重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）等手段对PBO-PVA/环氧改性纤维进行分析,结果表明PVA/环氧交联涂层成功涂覆,改性后纤维表面氧元素含量上升、热稳定性能提升,并且改性方式不会对晶体结构产生影响。同时探究了涂层的稳定性,结果表明PVA/环氧涂层以稳定的交联结构存在于PBO纤维表面。采用原子力显微镜（AFM）、动态接触角测试对PBO-PVA/环氧改性纤维进行表面粗糙度、表面能测试,结果表明表面粗糙度由原始纤维的6.70 nm增加到26.18 nm、表面能由原始纤维的15.33 mN/m增加到33.56 mN/m,有利于PBO纤维与树脂基体的相容;同时讨论了PVA溶液浓度、PVA溶液浸泡时间对PBO-PVA/环氧纤维力学强度的影响,纤维的单丝拉伸强度最高提升了12.5%,并分析了PVA交联涂层提升PBO纤维力学强度原因;通过设计正交实验的方法,讨论了PVA浓度、PVA浸泡时间、环氧/丙酮溶液浓度、环氧/丙酮溶液浸泡时间等因素对PVA/环氧涂层改性PBO纤维界面剪切强度的影响,确定了最佳工艺制备条件;界面剪切测试结果表明,PBO-PVA/环氧改性纤维环氧树脂复合材料的IFSS值比改性之前最大提高了51.3%。总体上,该方法简单、成本低廉且有益于连续生产。
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