芳綸防護(hù)復(fù)合材料的樹(shù)脂制備及纖維改性研究.pdf

1、現(xiàn)代防護(hù)材料中常采用高性能纖維與高性能樹(shù)脂復(fù)合,以獲得較好的整體防護(hù)性能。芳綸纖維具有高強(qiáng)度、高模量、抗沖擊等優(yōu)異性能,自上世紀(jì)七十年代工業(yè)化以來(lái),已逐漸成為國(guó)外防彈復(fù)合材料的主要原材料;近年來(lái),國(guó)產(chǎn)對(duì)位芳綸的工業(yè)化量產(chǎn),也使其在國(guó)內(nèi)防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。另一方面,防護(hù)復(fù)合材料的樹(shù)脂要求具有與纖維的良好相容性、優(yōu)異的抗沖擊性等要求,具有高強(qiáng)度、優(yōu)異的回彈性、良好的斷裂伸長(zhǎng)率等特點(diǎn)的聚氨酯樹(shù)脂是一個(gè)很好的選擇。將聚氨酯的高彈性與芳綸纖維

2、的抗沖擊性有機(jī)的結(jié)合起來(lái),有望使復(fù)合材料最大限度吸收彈丸沖擊能量,起到防彈、減震的作用。
　　本論文選擇芳綸纖維作為防護(hù)纖維復(fù)合材料用纖維,制備了適用于芳綸纖維的樹(shù)脂基體水性聚氨酯,同時(shí)開(kāi)展了芳綸纖維表面改性的工作。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　首先,成功制備了端羥基聚丁二烯(HTPB)改性的水性聚氨酯乳液及其膠膜,研究了不同多元醇比例HTPB/(PTMG)、交聯(lián)劑含量和異氰酸酯指數(shù)對(duì)水性聚氨酯乳液及其膠膜性能的影響規(guī)律,

3、結(jié)果表明,在不影響聚氨酯樹(shù)脂力學(xué)性能及耐熱性的同時(shí),HTPB的引入明顯降低了聚氨酯膠膜的表面能,提高了其耐水性;此外,還證明了HTPB在聚氨酯乳液成膜過(guò)程中,有向膜表面富集的趨勢(shì)。同時(shí),交聯(lián)劑含量的增加及異氰酸酯指數(shù)的增加均能有效提高聚氨酯膠膜的耐水性、力學(xué)性能以及耐熱性。
　　其次,考察了磷酸溶液處理法對(duì)芳綸纖維的表面性能的影響。采用不同濃度的磷酸溶液處理芳綸纖維,對(duì)纖維的表面的潤(rùn)濕性、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、表面形貌及粗糙度進(jìn)行了

4、探討。結(jié)果表明:磷酸溶液處理后的纖維的潤(rùn)濕性明顯提高,纖維表面出現(xiàn)原纖化現(xiàn)象,表面粗糙度增加,纖維表面含氧基團(tuán)和極性基團(tuán)增多,XPS分析結(jié)果表明:含氧基團(tuán)的增加主要源于親電取代反應(yīng)產(chǎn)生的-OH基團(tuán)。
　　最后,考察了氧等離子體法對(duì)芳綸纖維表面性能的影響。將芳綸纖維置于低壓下氧氣氣氛中,對(duì)其進(jìn)行不同時(shí)間的等離子體處理,對(duì)纖維的表面的潤(rùn)濕性、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、表面形貌及粗糙度進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果表明:氧等離子體法處理后的纖維潤(rùn)濕性