以均苯四(sì)甲酸酐(PMDA)、間苯二胺(m-PDA)為單(dān)體製備出高黏度的聚酰胺酸(PAA),然後采(cǎi)用(yòng)環氧基多麵體低聚倍半矽氧烷(POSS)並輔以2-乙(yǐ)基-4-甲基咪唑固化劑對碳纖維(CF)進行表麵處理,再將其(qí)與已製備(bèi)的PAA經載(zǎi)玻片塗膜高溫固化製(zhì)得聚酰亞胺/碳纖維(PI/CF)複合材料,通過FIIR、拉曼(màn)光譜、XRD、SEM研究了改(gǎi)性碳纖維對PI/CF複合材料性(xìng)能的(de)影(yǐng)響。研究表明:POSS的接枝改性增加了CF表麵的粗糙度和無(wú)序程度,固化劑2-乙基-4-甲(jiǎ)基(jī)咪唑的加入進一步促進了接枝(zhī)過程,大量(liàng)POSS接枝並(bìng)固化於CF表(biǎo)層,使CF表層粗糙度進一步增加,進而(ér)改善了CF與PI基體的界麵(miàn)黏合力和相容性。
拉曼光(guāng)譜研究表明,改性前後CF拉曼光譜經分峰擬合得到的具體參數,塗覆改性(xìng)後CF的R 值有所提升,從2.57提升到2.91,以咪唑作為促進劑處理後R 值提升至3.18,提升了23.7%。La值從1.71 nm降至1.38 nm。力學性能分析表明(míng),相比接(jiē)枝前的CF,接枝處理可明顯提高PI/CF複合材料的力學性能(néng),添加3%CF並以POSS塗覆處理(lǐ),拉伸強度和彈性模量分別較改性前提(tí)升了11.1%和6.1%,而塗(tú)覆(fù)POSS並輔(fǔ)以咪唑固(gù)化促進劑改(gǎi)性後(hòu)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(què)有所下降。
聚酰亞胺(PI)是分子鏈中含有酰亞胺環(—CO—NH—CO— )的一(yī)類(lèi)聚(jù)合物的統稱,因為其分子主鏈(liàn)結構上存在芳環(huán)和雜環而具有(yǒu)優異的耐高溫性能和化學穩定性,熱性能(néng)優異,同時PI薄膜(mó)具有優異的力學性能和耐(nài)輻射、耐溶(róng)劑性,因而得到(dào)廣泛應用。但(dàn)是分子鏈中含有大量的苯環結構也使其(qí)較難結晶,同時(shí)也嚴重影響了PI薄膜和PI複合材料聚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(de)聚集態結構,常用的無機(jī)材料包括二氧化矽、蒙(méng)脫土、滑石粉等,而碳纖維(CF)以其高比強度、耐磨損、耐疲勞(láo)、熱膨脹(zhàng)係數小以及自潤滑等優異性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(xìng),因此與基體之間的黏結性(xìng)較差,故而有必要對其進行表麵處理。目前對CF的表麵改性多使用氧(yǎng)化刻蝕法(fǎ),同時還(hái)有偶聯劑塗層、表麵沉積以及等離子體處理和稀土處理(lǐ)等技術(shù),常規(guī)CF改性盡(jìn)管(guǎn)效果明顯,但是(shì)改性(xìng)過程相對難以控製,同時也會在一定程度上降低纖維的強度。多麵體低聚倍半矽(guī)氧烷(POSS)具有以Si—O—Si鍵(jiàn)為無機骨架的(de)中空籠形結構,環氧基(jī)POSS中的Si原子分別連接(jiē)反應(yīng)性(xìng)的長鏈環氧基(jī)和惰(duò)性(xìng)基團(籠(lóng)狀結構),其中的(de)惰性基團可以改(gǎi)善(shàn)POSS和基體之間的相容性(xìng),反應性基團(tuán)則可實現其與填料之間的化學鍵合作用,從而起到化學接(jiē)枝的作用。以表麵塗(tú)覆的方法用POSS改性(xìng)CF的研究已有報道,但是(shì)以咪唑固化促進劑協效POSS改性CF的研究較(jiào)少。