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聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑](PIPD)是一种具有苯环刚性结构的棒状聚合物,其纤维具有强度大、模量高、热分解温度高及耐老化等优异性能,是综合性能最优秀的有机纤维。尽管如此,由于PIPD聚合物单体容易氧化、体系粘度大,其聚合反应后期反应活性低,以提高分子量的方式增强PIPD纤维性能具有较大局限性。相比之下,纳米增强改性更加简单有效。氧化石墨烯(GO)含有大量极性官能团,具有较高反应活性,可以参与聚合反应,达到共聚增强的效果。本文基于纳米改性增强原理,通过氧化石墨烯与还原石墨烯原位共聚-共混法对PIPD纤维进行改性,使PIPD纤维的力学性能、耐热性能及复合材料界面性能得到提高。本文采用化学改性Hummers法成功制备了氧化石墨烯,并通过化学还原法制得还原石墨烯(rGO)。通过对聚合反应过程中时间和温度对PIPD聚合物对数粘度的影响研究,结果显示,聚合时间为15h聚合物粘均分子量上升最快。而在140℃-180℃的温度范围,PIPD聚合物的对数粘度随温度的升高而增大,在180℃达到最大值12.25dL/g。在200-300℃范围内对制备的PIPD纤维进行不同温度的热处理,研究热处理温度对PIPD纤维的结构及力学性能的影响。结果表明,温度升高有利于PIPD纤维晶体结构变得规整,并且纤维的力学性能也由原来的2.16GPa提升到2.73GPa,提升了26.4%。将氧化石墨烯和还原石墨烯利用原位共聚-共混的方法加到PIPD基体中,得到不同含量的复合纤维,研究GO含量对复合纤维性能的影响,并与同含量的rGO/PIPD复合纤维进行对比。此外,还从取向分子和微纤的角度分析了GO增强PIPD纤维力学性能的原因。通过单丝拉伸强度测试,GO/PIPD复合纤维的拉伸强度在GO含量为1wt%达到最大2.43GPa。含量相同时,GO/PIPD的力学性能好于rGO/PIPD复合纤维;随着GO的加入,复合纤维的表面能得到提高,当GO含量为2wt%时达到最大值53.20mN/m;复合纤维/环氧复合材料的界面剪切强度高于纯PIPD纤维,在GO添加量为1wt%时达到最大51.27MPa。氧化石墨烯的加入有利于提高复合纤维的初始分解温度且当GO含量2wt%,复合纤维具有最高残炭率57%,比纯PIPD纤维提高了4%。