【摘 要】
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聚对苯撑苯并二噁唑（Poly-p-phenylene benzobisoxazole,PBO）纤维作为脉冲磁体加固材料增强体首选,拥有优异的力学性能、耐热性、化学稳定性、抗蠕变性、抗冲击性与电绝缘性,被誉为“21世纪的超级纤维”。但PBO纤维因分子链沿轴向高度取向、表面光滑以及缺乏化学活性,造成其与树脂基体间的界面性能较差,复合材料无法有效发挥其综合性能,已经成为脉冲磁场强度提高的瓶颈所在。因此,
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聚对苯撑苯并二噁唑（Poly-p-phenylene benzobisoxazole,PBO）纤维作为脉冲磁体加固材料增强体首选,拥有优异的力学性能、耐热性、化学稳定性、抗蠕变性、抗冲击性与电绝缘性,被誉为“21世纪的超级纤维”。但PBO纤维因分子链沿轴向高度取向、表面光滑以及缺乏化学活性,造成其与树脂基体间的界面性能较差,复合材料无法有效发挥其综合性能,已经成为脉冲磁场强度提高的瓶颈所在。因此,有必要对PBO纤维进行表面改性,改善复合材料界面粘结性能,进而提升脉冲磁体对电磁应力的耐受性。本文使用大气压介质阻挡放电（DBD）等离子体处理PBO纤维,选择空气作为工作气体。系统研究PBO纤维表面性能随放电功率密度与处理时间等参数的变化规律,借助扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析测试手段表征纤维表面形貌、粗糙度以及化学元素组成、含量与结构;通过单丝拉伸强度（SFTS）评估等离子体处理造成的PBO纤维机械性能损失;同时,采用微脱粘法测量纤维/树脂界面剪切强度（IFSS）,以此来衡量复合材料界面粘结性能。经等离子体处理,PBO纤维表面出现大量深坑和突起,粗糙度明显增加;纤维表面C元素相对含量大幅下降,O元素含量明显增加,N元素含量稍有升高;化学键发生断裂,通过接枝共聚反应引入极性基团-O-C=N-与-C=O-,增强了纤维表面化学活性与浸润性能。当放电功率密度为11.32W/cm~2,且处理时间达到60s时,PBO纤维/树脂界面剪切强度从24.67MPa提高到35.31MPa,增长率高达52.77%,同时纤维单丝拉伸强度仅下降4.73%,大气压介质阻挡放电等离子体能够在不损伤PBO纤维本体性能前提下有效提升复合材料界面粘结性能;但进一步增大放电功率密度或延长处理时间长均会对纤维表面改性效果产生负面影响。
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