本技术涉及一种增强型芳纶纤维复合材料及其制备技术,以及该材料的应用领域。该复合材料由芳纶纤维和碳纳米管构成,两者通过酰胺键结合。碳纳米管的长度控制在1至5微米之间,旨在提升材料性能。
背景技术
芳纶纤维,又称芳香族聚酰胺纤维,比碳纤维轻约20%,密度约是同等玻璃纤维的60%,具有高模量、高强度、耐高温、低滞后损失、耐疲劳性、线性膨胀系数低等特性,可作为树脂、橡胶的主体增强材料。然而,由于芳纶纤维表层的结晶度较高,表面光滑且化学惰性,与树脂或橡胶基体的界面粘合力较差,导致芳纶纤维力学发挥效力较差。因此,对芳纶纤维进行表面改性以增强芳纶纤维复合材料的界面粘合性能具有很大意义和应用价值。
近年来发展出多种纤维表面改性方法,主要分为物理改性和化学改性。物理改性最常见的是涂层处理,即在纤维表面涂覆具有官能团的树脂,通过抑制裂纹的扩展来改善纤维复合材料力学性能。化学改性是指在一定条件下,取代或水解纤维表面的酰胺键,在其表面生成羟基、羧基等官能团。尽管化学改性工艺过程复杂,但是改性效果往往优于物理性涂覆改性。已有研究表明,多巴胺、胶乳、偶联剂等小分子能通过较强的物理粘附作用或者化学反应均匀结合在纤维表面,并通过接枝或者自聚反应提高纤维的粗糙度和表面极性,增强纤维与基体材料的结合强度。
现有技术通过使用小分子改性剂一定程度上可以改善纤维表面极性和表面粗糙度,这使得芳纶纤维复合材料的性能得到大幅提升。但是改性过程中酸或碱的使用不可避免,酸或碱的腐蚀通常会破坏纤维的表面结构,以致纤维自身强度降低。此外,该工艺所需时间较长,无法实现工业化连续制备。因此,寻找合适工艺,结合表面物理涂覆和化学接枝反应,以制备出性能优异的改性芳纶纤维具有重要意义。
实现思路