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纤维增强复合材料作为复合材料科学的一个重要分支,以其优异的性能取得了飞速的发展,并且在当今社会的各个领域得到了越来越广泛的应用。在众多的增强纤维中,涤纶纤维因其具有比玻璃纤维、碳纤维和芳纶等纤维更低的密度、更低廉的加工成本而被广泛应用。涤纶纤维具有高强高模、低延伸性、耐冲击性能好、耐疲劳性能好、化学稳定性良好等优点,因此被广泛应用于建筑施工、汽车工程等领域。但是涤纶纤维作为增强体在拥有一系列优异性能的同时,也存在着一些不可回避的问题。涤纶纤维分子结构对称呈直线型,缺乏极性基团,分子间作用力大,结晶度较高,表面形态光滑致密,呈现很强的化学惰性,不易与树脂浸润,与树脂的粘结性较差,限制了其在复合材料领域的应用。本文采用碱处理、等离子体处理和硅烷偶联剂处理对涤纶纤维进行表面改性处理,以处理前后的涤纶纤维为增强体、乙烯基树脂为基体,采用真空灌注成型工艺制备复合材料。利用傅里叶红外光谱、扫描电镜和表面接触角对纤维表面性能进行表征,利用X射线衍射、纤维质量变化率和纤维单丝强力对纤维本体性能进行表征,研究了不同表面改性处理方式对纤维性能的影响。通过测试涤纶纤维增强复合材料的层间剪切性能、拉伸性能、冲击性能和吸水率,探讨不同表面改性处理方式对复合材料性能的影响。主要得到如下结论:(1)对表面改性处理前后涤纶纤维的表面性能进行表征,分析纤维表面官能团变化,发现碱处理不会改变涤纶纤维表面的官能团;等离子处理会使纤维表面活性基团增多,亲水性增强;不同预处理的硅烷偶联剂处理的效果有差别,等离子处理后,纤维可以与硅烷偶联剂更好地接枝聚合。分析纤维表面形貌变化,发现纤维经碱处理后,表面由于水解作用会出现不同程度、随机分布的凹坑、沟槽;经等离子体处理后,纤维表面出现凸状沉积物和刻蚀产生的沟槽;经硅烷偶联剂处理后,纤维表面包覆一层具有一定厚度、凹凸不平的硅烷偶联剂。测试涤纶织物表面接触角变化,以表征改性处理前后纤维浸润性能的变化,发现:不同时间碱处理后,表面接触角持续减小,在处理时间为2.5h时降到最低83.71°;不同质量分数碱处理后,纤维表面接触角也是持续降低,当溶液质量分数为25%时,表面接触角最小,为99.43°;不同温度碱处理后,表面接触角随温度的升高而减小,在处理时间为85℃时降到最低58.03°。经等离子体和硅烷偶联剂处理后,表面接触角均发生不同程度的降低,浸润性得到改善。(2)对表面改性处理前后涤纶纤维的本体性能进行表征,分析纤维晶体结构的变化,发现经不同表面改性处理后,纤维的晶体结构并未发生变化,表明纤维主体结构未受损伤,改性只发生在纤维表面。测试纤维质量变化率,分析不同表面改性处理方式对纤维本体的影响,发现不同处理时间、质量分数、处理温度的碱处理均会使纤维质量不断降低;纤维经等离子体处理后,纤维重量减少了1.04%;经硅烷偶联剂处理后,纤维质量均发生一定程度的增加,其中等离子处理后的硅烷偶联剂处理试样增大最显著,质量增加了1.05%。测试涤纶纤维单丝强度变化,分析不同表面处理方式对纤维本体强度的影响,发现不同处理时间碱处理后,纤维单丝强度在1.5h时升到最高0.7257GPa;不同质量分数碱处理后,单丝强度在15%时升到最高0.7357GPa;不同处理温度碱处理后,单丝强度均发生降低,在处理温度为40℃时升到最高0.7012Gpa。经等离子体处理后,纤维单丝强度升高了6.58%,为0.7604Gpa;硅烷偶联剂处理后,纤维单丝强度均发生下降。(3)对表面改性处理前后涤纶纤维增强复合材料的性能进行表征,复合材料层间剪切性能结果表明,不同时间碱处理后,复合材料层间剪切强度均高于未处理试样,呈现先减小后增大,再减小的趋势,在处理时间为2h时达到最高19.7447MPa;不同质量分数碱处理后,复合材料层间剪切强度先增大,在质量分数为10%时升到最高22.9779MPa,然后层间剪切强度开始下降,在质量分数为20%时降到最低,低于未处理试样,随后在25%又开始升高;不同温度碱处理后,复合材料层间剪切强度均高于未处理试样,呈现先增大后减小,再增大的趋势,在处理温度为40℃时升到最高35.3549Mpa。经等离子体处理后,复合材料层间剪切强度升高了23.93%;硅烷偶联剂处理后,复合材料层间剪切强度均得到增大。复合材料拉伸性能结果表明,不同时间碱处理后,复合材料拉伸强度先增大后减小,在处理时间为1.5h时升到最高137.8852MPa;不同质量分数碱处理后,复合材料拉伸强度持续增大,在质量分数为25%时升到最高155.4566MPa;不同温度碱处理后,复合材料拉伸强度先增大,在处理温度为55℃时升到最高129.6664Mpa,然后急剧减小。经等离子体处理后,复合材料拉伸强度升高了2.06%;硅烷偶联剂处理后,复合材料拉伸强度均减小。复合材料冲击性能结果表明,经碱处理后复合材料的冲击韧性对比未处理试样均有所增大。不同时间碱处理后,复合材料冲击韧性先增大后减小,在处理时间为1h时升到最高1.9704KJ/m~2;不同质量分数碱处理后,复合材料冲击韧性先增大后减小,在质量分数为10%时升到最高2.0296 KJ/m~2;不同温度碱处理后,先增大后减小再增大,复合材料冲击韧性在处理温度为40℃时升到最高2.6222 KJ/m~2。经等离子体处理后,复合材料冲击韧性升高162.71%;硅烷偶联剂处理后,复合材料冲击韧性均增大。复合材料吸水率结果表明,不同时间碱处理后,复合材料吸水率先增大后减小,在处理时间为1.5h时升到最高,增大率为21.00%;不同质量分数碱处理后,复合材料吸水率先增大后减小,在质量分数为20%时升高23.64%;不同温度碱处理后,复合材料吸水率先减小后增大再减小,在处理温度为25℃时最高,与复合材料的层间剪切性能相对应。经等离子体处理后,复合材料吸水率升高25.50%,其对应的硅烷偶联剂试样,吸水率也增长了1.67%,硅烷偶联剂处理后,复合材料吸水率均降低。