芳纶纤维与表面处理层界面粘合机理研究.pdf

维普资讯 第 8期 申明霞等．芳纶纤维与表面处理层界面粘合机理研究 463 芳纶纤维与表面处理层界面粘合机理研究 申明霞 ，蒋林华 ，费传军。，邓 洪。，夏 涛。 (1．河海大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 210098；2．中材科技股份有限责任公司，江苏 南京 21oo12) 摘要：用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱仪 (XPS)研究芳纶纤维与表面处理层界面粘合机理 。结果表 明，采用 封闭异氰酸酯以及 RFI胶乳体系浸渍处理后的芳纶纤维表面增加了一种新 的结合碳 ，而且其它碳 的结合能 向高能方 向移动，纤维表面处理层的氮原子所 占比例增大 ，提高了芳纶纤维的表面活性。 关键词：芳纶纤维 ；表面处理 ；界面层 ；粘合机理 中图分类号 ：TQ330．38 9；TQ342 ．72 文献标识码 ：A 文章编号：1000—890X(2007)08—0463—04 纤维在增强橡胶复合材料中主要起承载和保 1 实验 持制品尺寸稳定性的作用 。纤维骨架材料与橡胶 1．1 主要原材料 的粘合性能对制品的使用性能有很大影响。芳纶 芳纶细纤维，表面未处理；表面浸渍 RFL的 纤维具有高强度、高模量和尺寸稳定性好的优点， 芳纶纤维线绳，杜邦公司提供 。 1．2 试验设备与仪器 是理想的骨架材料，但 由于芳纶纤维结构特殊，其 CMT5105型微机控制电子万能试验机 ，深 与橡胶直接粘合 的性能很差 ，需预先对其进行表 圳市新三思计量技术有限公司产品；JSM一6360型 面处理，改善芳纶纤维的表面状态 ，增加表面活性 扫描电子显微镜 (SEM)，Et本 电子株式会社产 官能团。 品；ESCALAB—MKII电子能谱仪 (XPS)，英 国 芳纶纤维经浸渍工艺处理后，与胶料硫化制 VG公司产品。 成增强橡胶复合材料的界面非常复杂 ，一般将界 面粘合机理分成两部分：一是浸渍剂处理层与胶 2 结果与讨论 料的粘合；二是浸渍处理层与芳纶纤维之 间的粘 2．1 芳纶纤维表面活化层 合 。前者已经有大量的研究_】。]，但关于芳纶纤维 芳纶纤维主链中的苯环和酰胺键存在共轭效 应，大分子链柔性差，分子链完全处于伸直刚硬状 表面与活化层和 RFL层之间的界面研究未见报 态；此外 ，在主链 中含有活性的酰胺键，但 由于酰 道 ，该界面的性质直接决定 了芳纶纤维与 RFL胶 胺键位于两个苯环之间，空间位阻作用大 ，很难形 膜层的粘合性能。良好的界面粘合有利于外力的 成氢键 ，因此芳纶纤维表面缺少活性官能团，反应 传递和复合材料承受横向载荷 ，但界面模量应适 性差。用传统 的RFL浸渍液处理芳纶纤维表面 当，若过大 ，复合材料在外力作用下易产生裂纹， 的效果不好 ，因此需要先对芳纶纤维 的表面进行 发生脆性断裂 ；若过小，则起不到有效传递应力的 活化，即在芳纶纤维表面形成可与 RFL胶膜 良好 作用 ，复合材料 的整体性得不到充分发挥 。本工 粘合的官能团。用环氧树脂、氨基 甲酸酯或异氰 作着重研究芳纶纤维与活化层之间的界面粘合