硅烷偶联剂KH-550对 芳纶进行表面处理

通过单因素法分析硅烷偶联剂KH-550在不同处理条件(浓度、温度和时间)下芳纶的断裂强力和界面剪切强度;再通过正交实验法得到硅烷偶联剂KH 550改性芳纶的最佳方案。

结果表明,硅烷偶联剂KH-550表面处理芳纶的最优工艺为:浓度20%,温度55 C,时间7h;得到芳纶的界面剪切强度增加率远高于断裂强力损失率,芳纶的断裂强力损失率为7.79%,界面剪切强度增加率为14.59%,有利于纤维与树脂界面的结合.

芳纶具有高强高模、耐腐蚀、耐酸碱、抗磨、抗蠕变等优良性能,已广泛应用于航天航空、汽车船舶、军事防护、医疗器械等各个领域,成为材料界必不可少的高性能纤维。但是由于芳纶结构中存在着分子链刚直,结晶度高,分子间氢键结合较弱,惰性较强,当与树脂基体复合时,两相界面结合强度较弱。因此,对芳纶表面处理就显得尤为重要。

探究不同条件下硅烷偶联剂KH-550对芳纶改性的效果,重点对改性处理浓度、处理温度、处理时间等进行单因素试验和正交试验设计,待处理完后,将每组样品装入试样袋进行编号,并测试其断裂强力和界面剪切强度,最后确定出最优的试验方案。

采用树脂基复合材料的界面剪切强度(IFSS)
是衡量复合材料中树脂与纤维结合后强度和坚韧度的重要指标”。纤维与树脂浇注体的制作根据GB/T2567.2008进行,制作改性处理前后芳纶的环氧乙烯基酯树脂浇注体,过氧化甲乙酮作为固化剂,异辛酸钴为促进剂,在常温下固化12h,浇注模具的高度选为5 mm,拔出试验中采用NSTRON 3365型万能材料试验机,设定下降速度为50 mm/min。

结论:
硅烷偶联剂KH-550芳纶最优改性方案是A3B3C3,即浓度20%,温度55 C,时间7 h。得到芳纶的断裂强力损失率为7.79%,界面剪切强度增加率为14.59%。