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现代大飞机轮胎的工作负荷、内压以及速度越来越高,对骨架材料性能及其与橡胶的粘合性能提出了更高的要求。聚酰亚胺纤维作为新型高性能纤维具有理想骨架材料的基本性能,有望作为帘子线在橡胶中得到应用。但聚酰亚胺纤维存在着表面光滑,化学惰性等缺点,无法直接应用,需要对其表面处理,因此本论文主要围绕聚酰亚胺帘子线的表面改性展开研究。(1)采用多巴胺对聚酰亚胺帘子线表面处理,羟基和氨基的引入,提高了聚酰亚胺帘子线表面粗糙度和表面活性,再选择硅烷偶联剂对其后功能化处理,研究了多巴胺和硅烷偶联剂共沉积方式和硅烷偶联剂种类对聚酰亚胺/天然橡胶复合材料界面粘合性能的影响。实验结果表明:多巴胺处理前后聚酰亚胺帘子线的拉伸强度从3.3GPa增加到3.72GPa,弹性模量从108.73GPa增加到109.11GPa,表明多巴胺的附着在一定程度上弥补了聚酰亚胺帘子线表面的结构缺陷。采用在多巴胺原溶液中添加硅烷偶联剂的共沉积方式所得到的聚酰亚胺帘子线表面粘合层粘合效果更佳,抽出曲线表明此时粘合层具有更好的传递剪切应力、抵抗形变和抵抗外力的能力。多巴胺和硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570和Si69共沉积于聚酰亚胺帘子线表面,使得表面粗糙度明显增加,引入的活性基团如氨基、环氧基、碳碳双键和多硫键均可与橡胶共硫化,进而改善聚酰亚胺帘子线与天然橡胶的界面粘合性能,其中多巴胺与Si69组合对聚酰亚胺帘子线的粘合效果最好,使其与天然橡胶的界面性能提高了 92.8%,而多巴胺与KH550、KH560和KH570组合时,聚酰亚胺帘子线与天然橡胶复合界面粘合性能分别提高了 60.9%、57.6%和50.8%。(2)采用RFL工艺对聚酰亚胺帘子线表面处理,研究了间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)体系中间苯二酚与甲醛摩尔比、酚醛树脂与胶乳干重比、胶乳种类、固化条件等重要影响因素对聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间界面性能的影响,实验结果表明,当间苯二酚与甲醛摩尔比为1/1,酚醛树脂与胶乳干重比为0.22,胶乳种类为丁吡胶乳,最佳固化条件是在180℃下固化2min,此时聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间的粘合力即H抽出力达到最大值149.4N,较原聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间的粘合力提高了 424.2%。(3)采用了二浴法处理聚酰亚胺帘子线,选择了硅烷偶联剂、山梨醇缩水甘油醚和己内酰胺封闭型异氰酸酯作为一浴处理,优化后的RFL体系作为二浴处理,研究了硅烷偶联剂官能团种类、山梨醇缩水甘油醚和己内酰胺封闭型异氰酸酯一浴工艺、山梨醇缩水甘油醚质量分数对聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间界面粘合性能的影响,实验结果表明,含环氧基团的KH560与RFL体系相容性最好,其作为二浴法处理的聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间的粘合力较仅使用RFL体系的粘合力提高了 10.1%,当山梨醇缩水甘油醚和己内酰胺封闭型异氰酸酯共同作为一浴RFL体系作为二浴处理的聚酰亚胺帘子线与天然橡胶复合材料的粘合力RFL体系处理的粘合力提高了 29.3%,经过9wt%的山梨醇缩水甘油醚与RFL体系共同处理的聚酰亚胺帘子线与天然橡胶复合材料的H抽出力较纯RFL体系处理的粘合力提高了 3 5.9%。(4)对比研究了聚酰亚胺和对位芳纶帘子线增强天然橡胶复合材料性能,实验结果表明,经二浴处理后,聚酰亚胺帘子线的断裂强力(770.4N)较对位芳纶帘子线(528.9N)高45.7%,聚酰亚胺帘子线与天然橡胶之间的粘合性能-H抽出力(193.9N)较对位芳纶帘子线(189.3N)高2.4%,单根剥离力(11.3N)较对位芳纶帘子线(10.7N)高5.6%,耐老化性能(在100℃下老化96h后H抽出力保持率93.2%较对位芳纶帘子线保持率89.7%优异),耐疲劳性能(拉伸位移为4mm,疲劳30万次后H抽出力保持率93%较对位芳纶帘子线保持率86%优异)。综上所述,聚酰亚胺帘子线具有在轮胎工业应用的极大潜力。