摘要
随着时代进步与高新技术的发展，重工业、航空航天等领域对材料提出了新的要求。而纤维增强复合材料以其轻量化、高强度、高模量、易加工成型等优异性能渐渐进入大众视野。近年来，由于社会舆论对环保问题的愈加重视，以及高新技术领域的快速发展，高性能热塑性树脂基纤维增强复合材料的研究和开发也变得非常重要。 聚芳醚腈是一种分子链结构中含有大量侧氰基和芳醚键的特种高分子材料，其中，刚性芳醚键赋予了聚芳醚腈优异的力学性能、耐高温、尺寸稳定等性能，而侧氰基强极性的特点则使聚芳醚腈能与许多物质之间存在较好的粘结性，这使它有着不可忽视的潜力被运用在热塑性树脂基纤维增强复合材料中。因此，本论文以聚芳醚腈作为树脂基体，结合高性能芳纶纤维，制备芳纶纤维增强聚芳醚腈复合材料，并探究影响复合材料性能的关键因素。本文主要研究内容如下： 1.探究芳纶纤维表面改性对芳纶纤维增强聚芳醚腈复合材料性能的影响。使用溶液浸渍法对去除表面上浆剂的芳纶纤维进行改性，使纤维表面生长一层聚芳醚腈晶体，通过控制PEN溶液的浓度来控制纤维表面形貌及粗糙程度。使用简单的热压工艺制备复合材料，通过断面、力学、介电等性能表征纤维表面改性对复合材料性能的影响并确定芳纶纤维表面改性工艺。经过改性之后，复合材料弯曲强度提升16%，储能模量提升34%。 2.探究树脂含量及分子量大小对复合材料性能的影响。结果显示，树脂含量会影响纤维与树脂之间的粘接性从而影响其综合性能且树脂含量为50wt%时界面性能最好。机械性能、介电性能等性能随树脂基分子量增加呈现出先增加，后降低的趋势，适当调整树脂基分子量大小能有效提升聚芳醚腈树脂与芳纶纤维之间的界面性能，当聚芳醚腈数均分子量为11585时获得具有优异性能的芳纶纤维强聚芳醚腈复合材料。 3.利用聚芳醚腈的可交联特性，探究热处理对复合材料性能的影响。热处理会改变复合材料内部的交联情况。在之前实验的基础上，制备芳纶纤维增强聚芳醚腈复合材料，并对其进行程序热处理，通过力学、介电等测试表征交联结构对复合材料性能的影响，结果显示，交联程度增加后，复合材料的弯曲强度提升17%、Tg从194℃增长至215℃，界面相容性得到了明显的提升。
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