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芳纶纤维表面改性研究进展摘要：分析了芳纶纤维目前存在的问题，综述了芳纶的各种改性技术进展，包括表面涂层、化学改性、物理改性等，并展望了芳纶纤维改性技术的发展前景。
关键词：芳纶纤维；表面改性；表面涂层；化学改性；物理改性Progress in surface modification ofAramid fibersAbstract：The present problems of aramid fibers were analyzed，and the progress in the modification of aramid fibers wasreviewed。
The methods of modification include coating，chemical-modification，physical-modification，and soon。
The trends of development in the modification of aramid fibers were pointed out。
Key words：Aramid fibers；surface modification；coating；chemical-modification；physical-modification芳纶是目前世界上发展最快的一种高性能化学纤维，它是由美国杜邦公司最先开始研制的。
其聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺键直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连，并且置换其中一个氢原子的聚合物称为芳香聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香聚酰胺纤维，我国定名为芳纶[1]。
自20世纪70 年代初，芳纶在美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体发动机壳体上应用以来，芳纶现在已经被广泛应用在很多行业。
据统计，用于防弹衣、头盔等约占7%~8%；航空航天材料和体育材料约占40%；轮胎和胶带骨架等约占20%；高强绳索等约占13%[2]。
三维编织芳纶纤维增强树脂基复合材料的性能研究与设计天津大学湿率比在蒸馏水中的高;吸湿使复合材料的弯曲性能、剪切性能降低,而使冲击性能提高。
icalproperties,moistureabsorptionbeh avior,frictionandwearcharacteristics ofcompositeswereresearched;And3-dbra idedcompositesweresimulatedbycrossmoYS,thestressofartificialhipjointwasa nalyzed.d;Withthetemperaturerising,hygroscop icdegreeofcompositesconspiCUOUSincreased;hygroscopicdegreeofcompositesin PBSismorethanindistilledwater’s;Mois tureabsorptionofcompositesresultsint hedropofflexuralpropertiesandshearproperties,however,makesimpactproperti esincreased.ABSTRACToperties,moistureabsorptionbehavior, frictionandwearcharacteristics,simulate,stressanalysis骨折在创伤中占有很大比例,与骨折治疗相关的问题一直是研究的热点。
骨折的治疗分为复位使骨折断部的紧密接触、正确可靠的固定、康复训练(目的是正常的血液供应和良好的应力刺激)三部分,其中骨折固定是骨折愈合的保证。
而骨固定材料是骨折治疗的基础。
由于骨是最理想的等强度优化结构,但骨的内部材料分布很不均匀,在骨和关节系统复杂的应力条件下,不仅要求骨固定材料无毒副作用、有生物安全性,而且必须有足够的力学强度IlJ。
先进树脂基复合材料研究进展摘要：本文介绍了颗粒增强、无机盐晶须增强、光固化等类型的树脂基复合材料，亦指出热固性、环氧树脂基复合材料，并简述了制备方法和新技术的应用。
关键词：树脂基复合材料，颗粒增强，无机盐晶须增强，光固化，制备方法，新技术ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITESABSTRACT: The particulate reinforced、inorganic salt whisker, light-cured of resin matrix composites were introduced in this paper,the thermosetting and thermoplastic resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology.Keywords: resin matrix composites,particulate reinforced,inorganic salt whisker, light-cured,preparation method,new technology先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成，并具有明显优于原组分性能的一类新型材料。
目前航空航天领域广泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维增强环氧、双马和聚酞亚胺基复合材料[1]。
树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、力学性能可设计性强等一系列优点，是轻质高效结构设计最理想的材料[2]。
用复合材料设计的航空结构可实现20％一30％的结构减重；复合材料优异的抗疲劳和耐腐蚀性，能提高飞机结构的使用寿命，降低飞机结构的全寿命成本；复合材料结构有利于整体设计和制造，可在提高飞机结构效率和可靠性的同时，采用低成本整体制造工艺降低制造成本。
关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究芳纶纤维是一种由芳香族环和酰胺基组成的高性能纤维，具有良好的力学性能、耐热性、耐化学性和耐磨性。
但是，芳纶纤维的表面性质使其与树脂基体之间的粘结力较弱，且芳纶纤维与树脂基体的界面相容性差。
为了克服这些问题，研究人员对芳纶纤维进行了改性，并将其与树脂基体制备成芳纶纤维增强复合材料。
芳纶纤维的改性主要包括表面改性和化学改性两种方法。
表面改性主要是通过表面处理剂来提高芳纶纤维与树脂基体之间的粘结力，其中常用的表面处理剂有硅烷偶联剂、锡酸酯、聚酰胺胺等。
这些表面处理剂可以增加纤维表面的活性基团，从而使纤维与树脂基体之间的粘结力增强。
化学改性则是通过改变芳纶纤维分子结构来提高其与树脂基体之间的粘结力。
常见的化学改性方法包括芳纶纤维的氧化、酰化和覆有活性金属等。
芳纶纤维增强复合材料的树脂基体一般选择环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺等，这些树脂具有较好的高温稳定性和力学性能。
在制备过程中，首先将芳纶纤维浸渍于树脂基体中，然后通过热固化或化学固化使树脂基体固化成型。
通过这种方式，芳纶纤维和树脂基体可以有效地结合在一起，形成一种具有高强度和高耐热性的材料。
芳纶纤维增强复合材料的研究主要围绕着改善纤维-基体界面粘结、提高材料的力学性能和耐热性等方面展开。
研究人员发现，通过表面处理剂的添加可以有效提高芳纶纤维与树脂基体之间的粘结强度，并且改善界面相容性。
此外，通过优化纤维体积分数和纤维布置方式，可以进一步提高复合材料的力学性能。
同时，研究人员也开展了对芳纶纤维增强复合材料的热性能、耐化学性等方面的研究。
总之，芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料的研究在提高材料的力学性能、耐热性和耐化学性方面取得了很大的进展。
随着科学技术的不断发展，相信这一领域的研究将会进一步完善，并应用于更广泛的领域中。
芳纶纤维表面改性研究芳纶纤维是一种高性能合成纤维，具有优异的热稳定性、阻燃性、力学性能和耐化学性能。
然而，芳纶纤维的表面性质对其应用性能起着重要作用。
因此，进行芳纶纤维表面改性研究，对其进一步提高应用性能具有重要意义。
芳纶纤维的表面改性研究可以从两个角度进行：一是通过表面涂覆或改性剂处理，二是通过化学修饰或活化处理。
首先，表面涂覆或改性剂处理是一种常见的芳纶纤维表面改性方法。
例如，可以利用溶胶-凝胶技术，在芳纶纤维表面形成薄膜。
这种方法可以改善芳纶纤维的亲水性，提高其与其他材料的界面粘结强度，并增强纤维的摩擦性能。
此外，还可以使用改性剂进行表面处理，如硅烷偶联剂和阻燃剂。
这些改性剂可以在芳纶纤维表面形成一层保护膜，提高纤维的耐热性和阻燃性能。
其次，化学修饰或活化处理也是芳纶纤维表面改性的重要方法之一、例如，利用等离子体处理可以在芳纶纤维表面引入官能团，改善其与其他材料的黏附性能。
此外，可以使用化学活化剂，如亚硝酸钠和活性氧气体，对芳纶纤维表面进行活化处理，增强其表面活性，提高纤维的亲水性和粘附性。
需要注意的是，芳纶纤维表面改性研究还需要考虑改性后的纤维性能稳定性和使用寿命。
改性剂和表面处理措施可能会影响芳纶纤维的力学性能、热稳定性和耐化学性能。
因此，在进行表面改性研究时，需要综合考虑改性效果和纤维性能的平衡。
总结起来，芳纶纤维表面改性研究可以通过表面涂覆或改性剂处理，以及化学修饰或活化处理两种方法来实现。
这些方法可以改善芳纶纤维的表面性质，提高其应用性能。
但需注意改性后的纤维性能稳定性和使用寿命。
深入研究芳纶纤维表面改性机理，对于进一步提高芳纶纤维的应用性能具有重要意义。
纤维增强复合材料的制备与性能研究一、引言纤维增强复合材料是一种在结构和性能方面都具有优异特点的材料，因此在航空、航天、汽车、船舶和医疗领域等得到广泛应用。
本文将详细介绍纤维增强复合材料的制备和性能研究。
二、纤维增强复合材料的制备1.纤维的选择纤维是制备纤维增强复合材料的重要组成部分，其性能直接影响材料的性能。
常用的纤维有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。
玻璃纤维具有低成本、良好的耐磨性和耐腐蚀性等优点，适合制备一些低强度要求的复合材料。
碳纤维具有良好的强度、刚度、疲劳寿命和高温稳定性，适合制备高强度、高刚度要求的复合材料。
芳纶纤维具有较高的强度和模量、优异的耐热性和耐化学品性，适合制备高性能的复合材料。
2.基体的选择基体是纤维增强复合材料的另一重要组成部分，其作用是固定和支撑纤维。
通常选择热固性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂）作为基体。
这类树脂具有优异的粘接性能和化学稳定性，对纤维的保护效果良好。
同时，可以通过调整树脂的成分和添加剂来改变复合材料的性能。
3.制备方法（1）手工层叠法手工层叠法是制备纤维增强复合材料最基本也最常用的方法之一。
它的主要步骤是将预制好的纤维放置在模具中，再涂上树脂，反复重复这个过程，直到达到所需厚度。
（2）预浸法预浸法是将纤维预先浸渍在树脂中，经过初步固化后再放入模具中进行二次加固。
这种方法可以提高纤维与基体之间的结合强度。
（3）重叠法重叠法是将多层预制好的带有树脂涂层的纤维片重叠在一起，压缩成所需形状，然后进行固化。
（4）自动化生产方法随着科技的发展，自动化生产方法也越来越流行。
其中最常见的方法是采用自动化织机进行生产，该方法具有速度快、质量稳定等优点。
三、纤维增强复合材料的性能研究1.力学性能纤维增强复合材料的强度、刚度和疲劳寿命等力学性能是其最重要的性能之一。
通过实验测试方法可以获得这些性能参数，一般采用拉伸试验、弯曲试验和剪切试验等方法测量不同方向的应力应变曲线，进而计算出复合材料的力学性能参数。
芳纶纤维表面改性研究进展摘要：分析了芳纶纤维目前存在的问题，综述了芳纶的各种改性技术进展，包括表面涂层、化学改性、物理改性等，并展望了芳纶纤维改性技术的发展前景。
关键词：芳纶纤维；表面改性；表面涂层；化学改性；物理改性Progress in surface modification ofAramid fibersAbstract：The present problems of aramid fibers were analyzed，and the progress in the modification of aramid fibers wasreviewed。
The methods of modification include coating，chemical-modification，physical-modification，and soon。
The trends of development in the modification of aramid fibers were pointed out。
Key words：Aramid fibers；surface modification；coating；chemical-modification；physical-modification芳纶是目前世界上发展最快的一种高性能化学纤维，它是由美国杜邦公司最先开始研制的。
其聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺键直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连，并且置换其中一个氢原子的聚合物称为芳香聚酰胺树脂，由它纺成的纤维总称为芳香聚酰胺纤维，我国定名为芳纶[1]。
自20世纪70 年代初，芳纶在美国核潜艇“三叉戟”C4潜地导弹的固体发动机壳体上应用以来，芳纶现在已经被广泛应用在很多行业。
据统计，用于防弹衣、头盔等约占7%~8%；航空航天材料和体育材料约占40%；轮胎和胶带骨架等约占20%；高强绳索等约占13%[2]。
摘要论文介绍了芳纶纤维的种类、性能以及目前国内外芳纶表面改性的常用方法及研究进展。
芳纶纤维高模量、高强度、低密度、耐氧化、耐腐蚀的性能使其在橡胶工业、信息技术产业、纺织业领域有着广泛的应用前景。
由于表面的惰性限制了芳纶纤维的应用，因而其表面处理尤为重要，硝化/还原、氯磺化等化学改性和等离子体、电子束等物理改性均可改善芳纶纤维表面的物理和化学状态，提高其与基体间的粘合性能。
关键词：芳纶／环氧复合材料；等离子体：表面；浸润性芳纶纤维表面改性研究专业：纺织工程姓名：李鑫陵学号：0820301018 全芳香族聚酰胺泛指至少85％的酰胺键和两个芳环相连的长链合成聚酰胺，由此类聚合物制得的纤维称为芳香族聚酰胺纤维(Aramid fiber)。
在我国此类纤维被称作芳纶。
间位芳香族聚酰胺(PMIA)纤维称为芳纶1313；对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维称为芳纶1414。
其中“1313、1414”代表酰胺基团与苯环相连接的位置。
国外有关芳纶1313的商品主要有：美国杜邦的Nomex@、日本帝人的Conex@等；有关芳纶1414的商品主要有：美国杜邦的kevlar@、荷兰的Twaron@、日本帝人的Technora@等。
芳纶纤维是由美国杜邦公司最先研制的一种由刚性分子链形成的高结晶度、高取向度材料，具有相对密度小、耐疲劳、耐剪切等一系列优异性能，在橡胶工业等领域广泛用于芳纶纤维增强复合材料。
复合材料的性能与基体相、增强相及两相界面结合状况均有关，良好的界面结合可使复合材料更好地发挥力学性能。
芳纶具有刚性分子结构，分子对称性高，横向分子间作用力弱，分子间氢键弱，横向强度低使得在压缩及剪切力作用下容易产生断裂；由于具有较高的结晶度，使得纤维表面光滑、无反应活性，导致其与大多数基体之间的界面粘附性很差，因此，要改善芳纶纤维与复合材料的界面结合情况，充分发挥芳纶优异的力学性能，就要对芳纶表面进行改性处理。
1 芳纶纤维的表面改性方法芳纶的表面改性可以通过等离子体、超声波等物理技术或硝化/还原、氯磺化等化学方法，在纤维表面引入羟基、羰基等极性或活性基团，与基体间形成反应性共价键结合，从而提高纤维与基体间的粘合强度。
芳纶纤维表面改性研究摘要本文旨在研究芳纶纤维表面的改性.主要采用化学改性、物理改性和物理化学改性的方法来实现对芳纶纤维表面性能的改善。
首先介绍了芳纶纤维的结构和性能，其次，对芳纶纤维表面改性的常用方法进行了阐述和分析并给出了结论。
最后，以及未来芳纶纤维表面改性领域的研究方向进行了探讨和展望。
关键词：芳纶纤维，表面改性，化学改性，物理改性，物理化学改性IntroductionAramid fiber has unique properties such as super strength, heat resistance, light weight and high modulus, so it is widely used in various fields such as the aviation, military, medical and energy industries. Therefore, the improvement of the surface properties of aramid fiber is of great significance. At present, the surface modification of aramid fiber mainly adopts chemical modification, physical modification and physical-chemical modification, which can improve the hydrophilicity, flame retardancy and dyeing fastness of aramid fiber.Chemical modificationPhysical modificationPhysical-chemical modificationThe physical-chemical modification of aramid fiber mainly includes laser modification and γ-ray modification. Laser modification of aramid fiber can produce a variety of functional groups on the surface of aramid fiber, thus improving the hydrophilicity of aramid fiber. γ-ray modification of aramid fiber is a kind of functional modification method. γ-ray modification can reduce the crystallinity and glass transition temperature of aramid fiber, thus improving the hydrophilicity and flame retardancy of aramid fiber.Conclusion。
关于芳纶纤维改性和芳纶纤维增强复合材料用树脂基体的研究摘要:芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天、国防、汽车等行业，由于芳纶纤维具有高结晶度、表面化学活性基团少等缺点，使复合材料出现层间剪切强度、横向拉伸强度等性能较低等缺点，限制了复合材料性能的发挥及其应用领域的推广。
芳纶纤维复合材料研究，集中在对芳纶纤维表面进行物理的、化学方面的改性处理以及合适树脂基体的选择。
本文对这两个方面进行了总结，并提出了相关展望。
关键词:芳纶纤维复合材料改性树脂基体1前言1.1芳纶的定义芳纶是一种高科技纤维,它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”,它具有优良的力学性能,理想的机械性质和稳定的化学性质理想的机械性质。
由芳香环和酰胺键构成了聚合物大分子的主链,且其中至少86%的酰胺基直接键合在芳香环上,每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子,我国将其定名为芳纶。
它包括全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维2大类,全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维;杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳论,如有序结构的杂环聚酯胺纤维等。
由于聚对苯二甲酰对苯二胺（对位芳纶，其产品有Kevlar，Twaron，国产芳纶II）是中国市场上应用最广的芳纶，本文中芳纶均指对位芳纶。
1.2芳纶纤维的应用纤维增强树脂基复合材料因有比强度高、比模量大、比重小等特点,而得到广泛应用。
先进复合材料的增强材料有碳纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维。
芳纶纤维具有模量高、强度大以及耐热性和化学稳定性等特点,与金属和碳纤维相比,具有更低的介电常数[1],芳纶纤维与各种树脂制成高性能复合材料广泛应用于航天航空、电子信息等领域,且在轮胎、胶管、弹道以及热保护产品、工程塑料方面有广泛的应用。
芳纶Ⅲ纤维及其复合材料制品研究进展
侯晓;张炜;王风德;王路仙;王斌
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2010(029)012
【摘要】介绍了国产芳纶Ⅲ纤维的制作过程、力学性能和表面状态,复合材料性能采用NOL环、单向板及其复合材料容器进行试验.结果表明,芳纶Ⅲ纤维复合材料压力容器性能水平已达到国外同类纤维性能水平.芳纶Ⅲ纤维复合材料可以应用于高性能的航天产品,是我国目前可以开展工程应用的最高水平的国产纤维复合材料.【总页数】4页(P59-62)
【作者】侯晓;张炜;王风德;王路仙;王斌
【作者单位】中国航天科技集团公司第四研究院,陕西,西安,710025;中国航天科技集团公司第四研究院,陕西,西安,710025;中蓝晨光化工研究院有限公司,四川,成都,610041;中国航天科技集团公司第四研究院41所,陕西,西安,710025;中国航天科技集团公司第四研究院43所,陕西,西安,710025
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342+.72
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1.芳纶纤维表面改性及其增强树脂基r复合材料制备的研究进展 [J], 张雄斌;贺辛亥;程稼稷
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5.碳纤维和芳纶纤维的蚀刻改性及其复合材料界面结合性能研究进展 [J], 胡建海;唐鋆磊;李湉;许亮亮;林冰;杨明君;王莹莹;黎红英;张志恒
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纤维增强树脂基复合材料的制备工艺一、引言纤维增强树脂基复合材料是一种结构性材料，具有高强度、高刚度、轻质化等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
本文将介绍纤维增强树脂基复合材料的制备工艺。
二、纤维增强树脂基复合材料的组成纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂组成。
其中，纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等；树脂可以是环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。
三、制备工艺1. 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备工艺（1）预处理：将玻璃纤维切割成所需长度，然后进行表面处理，去除油污和灰尘。
（2）涂覆：将环氧树脂涂覆在玻璃纤维表面，使其充分浸润。
（3）层数叠加：将涂覆好树脂的玻璃纤维层叠加在一起，形成所需厚度。
（4）热固化：将叠加好的玻璃纤维和树脂放入模具中，进行热固化处理，使其成型。
（5）后处理：将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺，使其达到所需尺寸和表面光洁度。
2. 碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的制备工艺（1）预处理：将碳纤维切割成所需长度，然后进行表面处理，去除油污和灰尘。
（2）涂覆：将聚酰亚胺树脂涂覆在碳纤维表面，使其充分浸润。
（3）层数叠加：将涂覆好树脂的碳纤维层叠加在一起，形成所需厚度。
（4）热固化：将叠加好的碳纤维和树脂放入模具中，在高温高压下进行热固化处理，使其成型。
（5）后处理：将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺，使其达到所需尺寸和表面光洁度。
四、结论纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括预处理、涂覆、层数叠加、热固化和后处理等步骤。
不同的纤维和树脂需要采用不同的制备工艺。
制备出的复合材料具有高强度、高刚度、轻质化等优点，在航空航天、汽车工业、体育器材等领域有广泛应用前景。
对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展【摘要】对位芳纶纤维是一种重要的工程材料，其表面物理改性研究是当前研究的热点之一。
本文从表面改性的研究方法、改性剂的选择与作用机理、改性效果及表征方法、表面物理改性对位芳纶纤维性能的影响以及新型表面改性技术在位芳纶纤维上的应用等方面进行了综述。
研究发现表面物理改性可以显著改善位芳纶纤维的性能，提高其机械性能和耐热性。
未来的发展趋势应该注重新型表面改性技术的应用和对表面改性效果的深入研究，以进一步提升位芳纶纤维的性能和拓展其应用领域。
表面物理改性对位芳纶纤维的研究具有重要的实际意义和应用前景。
【关键词】对位芳纶纤维、表面物理改性、研究方法、改性剂、作用机理、改性效果、表征方法、性能影响、新型技术、发展趋势、研究方向、结论总结。
1. 引言1.1 对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展对位芳纶纤维是一种在材料科学领域具有重要应用前景的高性能纤维材料。
其具有良好的耐高温、耐化学腐蚀和高强度等优异性能，因此在航空航天、汽车制造、纺织等领域得到广泛应用。
对位芳纶纤维的表面性质直接影响到其在各个领域的应用性能。
对位芳纶纤维的表面物理改性研究备受关注。
表面物理改性是通过改变纤维表面的物理性质，以改善纤维在实际应用中的性能和稳定性。
目前，针对对位芳纶纤维的表面物理改性研究主要集中在表面处理方法、改性剂选择和作用机理、改性效果及表征方法、表面物理改性对纤维性能的影响以及新型表面改性技术的应用等方面展开。
本文将从以上几个方面对对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展进行综述，以期为相关领域的研究者提供参考，推动对位芳纶纤维的应用和发展。
2. 正文2.1 表面改性的研究方法物理方法是指通过物理手段对对位芳纶纤维的表面进行改性，常用的物理方法包括等离子体处理、紫外光照射、氧气等离子体处理、激光处理等。
这些物理方法可以在不改变纤维化学结构的情况下，通过表面物理改性来改善纤维表面的性能。
化学方法则是通过化学反应将改性剂通过化学键结合到对位芳纶纤维表面上，常用的化学方法包括溶液浸渍法、原位聚合法、化学气相沉积法等。
华东理工大学2013—2014学年第一学期《合成纤维改性》课程论文 2013.10班级学号姓名chen hawk开课学院任课教师成绩芳纶合成纤维的改性及其最新研究进展的综述摘要：本文首先简单介绍了芳纶纤维，并概述了其特性，分类和应用。
结合最新相关研究及具体实践，综合论述了芳纶表面改性的物理化学方法。
最后对改性芳纶合成纤维的前景进行了探讨和展望。
关键词：芳纶；化学改性；物理改性；进展；表面处理1.引言:由于芳纶纤维的主链上存在大量的苯环，沿轴向具有高的取向结晶，同时苯环的位阻效应也使得酰胺基团与其他原子或基团很难发生化学反应或其他作用。
另外，芳纶纤维的表面因为缺少化学活性基团、表面粗糙度低等特点，而造成芳纶纤维与树脂基体的浸润性差、界面粘结性低[1]。
由于界面是决定复合材料性能优劣的关键，因此，如何改善芳纶纤维与树脂基体间的界面粘接性成为芳纶纤维增强复合材料研发与应用的关键。
为了解决这个问题，人们在芳纶纤维表面改性方面展开了大量的工作，本文主要综述近年来在该方面的研究进展。
2.芳纶合成纤维我国通常将芳香族聚酰胺纤维称之为芳纶，其定义为至少85％的酰胺键基团直接与两个芳香环基团连接的线型高分子纤维。
美国联邦贸易委员会(FTC)将芳香族聚酰胺定义为Aramid。
2.1芳纶合成纤维的特点芳纶纤维兼有无机纤维的机械性能和有机纤维的加工性能，其密度与聚酷纤维接近，强度是聚酷纤维的2倍、玻璃纤维的3倍、钢丝的6倍，模量远大于玻璃纤维和钢丝，另外还具有极好的耐热、耐化学药品性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐腐蚀性。
在有机溶剂中不溶解，只溶于少数强酸。
芳纶纤维是一种轻质的增强材料，是橡胶基复合材料理想的骨架材料。
2.2芳纶合成纤维的分类按结构划分，芳纶可分为间位芳纶和对位芳纶。
间位芳纶的代表是DuPont 公司的Nomex纤维，国内称之为芳纶1313。
对位芳纶是一种具有高强、高模、耐高温性能的特种有机纤维，典型代表是美国DuPont公司的Kevlar纤维(PPTA)，还有日本Teijin公司的Twaron纤维，国内同类产品称之为芳纶Ⅱ或芳纶1414。
用傅克反应改性芳纶纤维表面以增强与环氧树脂的界面结合力刘铁民1，郑元锁2，胡杰21西安交通大学，材料科学与工程学院，陕西，西安7100491西安交通大学，理学院，陕西，西安710049摘要：在本文中，用傅-克反应作为一种新型的途径对芳纶纤维表面进行化学改性。
经表面改性后，芳纶纤维与环氧树脂的界面剪切强度增强50%。
用X射线光电子能谱分析仪检测芳纶纤维表面的元素，用傅-克反应处理后的芳纶纤维表面的氧碳比增加。
用X射线衍射仪检测芳纶纤维的结晶状态，用扫描电子显微镜检测芳纶纤维的表面形貌。
结果显示，本文所采用的表面改性方法适合工业化应用，该方法不仅可以明显提高芳纶纤维与环氧树脂基复合材料的界面结合强度，而且对芳纶纤维本身的强度几乎没有负面影响。
采用新方法也能使芳纶纤维表面的吸湿性增加。
关键词：芳纶纤维，界面性能，表面处理，傅-克反应引言芳纶纤维以低密度、高拉伸模量为特点，因而它作为一种很好的聚合物增强材料广泛的应用于航天、航空、导弹发射等领域。
众所周知，纤维和聚合物的界面直间影响复合材料的机械性能，然而，芳纶纤维表层高的结晶度以及分子链缺乏极性官能团，使得芳纶纤维表面的化学性质很不活泼，表面非常光滑，从而造成其与树脂基的粘附性非常差。
因此，芳纶纤维的表面改性很有必要，以增强界面结合力。
目前，人们已经开发出很多方法对芳纶纤维进行表面改性，例如化学处理、物理处理以及二者并用。
物理处理方法主要是超声处理。
物理化学法主要包括离子辐射、等离子处理及接枝聚合。
尽管后两种方法研究了很长时间，由于低的安全性及可行性导致它们任然只适合实验室的研究，并且高成本以及随着时间的推移表面改性会发生“降解效应”，但是化学改性的方法却方便的多，通过化学反应在芳纶纤维与树脂基形成稳定的化学键作用，因而使芳纶纤维改性后有很好的稳定性，并适合工业化批量生产。
另一方面，传统的化学改性方法主要包括以下几个方面：（1）通过在苯环上的硝化或磺化反应对芳纶表面进行刻蚀；（2）通过酰亚胺上的活性氢原子的接枝反应在分子链上引入活性官能团。
对位芳纶纤维的表面物理改性研究进展摘要：对位芳纶纤维具有高强度耐热耐磨等优异特性，然而过高的分子取向度降低了其纤维与染料、树脂的结合力。
该文阐述了对位芳纶关于表面物理改性方法，着重介绍了等离子、超声和辐照技术在对位芳纶改性中的应用。
关键词：对位芳纶物理改性等离子处理超声波处理γ射线辐照中图分类号：TM215 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0146-02对位芳纶学名为聚对苯二甲酰对苯二胺，其产品统称为1414芳纶，由于其优异的高强度、高模量、耐高温等特性可作为增强材料用于航空航天、交通、土木和军工应用等领域。
对位芳纶纤维表面改性处理的研究国内外多有报道，依据其作用机理主要可分为物理改性、化学改性等方法。
该文重点对芳纶纤维所具有的表面物理改性实施有效报道。
1 对位芳纶纤维表面物理改性物理法主要借助高能射线、等离子体、紫外辐射以及超声波等在纤维表面形成自由基反应活性中心，与其表面单体发生反应后引入极性基团，可提高纤维的侵润性和粗糙度，从而提高芳纶与基体的粘结强度。
1.1 等离子体法等离子体法在实际应用过程中，主要是借助冷等离子体空间含有相对较多的反应活性中心，其中高能量能够对芳纶表面实施改性，进而形成相应的自由基活性中心，之后其实施裂解、氧化以及自由基转移等反应，最终形成活性基团。
该法在不同气氛下能够对芳纶纤维表面引入不同的极性基团，改善纤维的润湿性，增大比表面积，以此来提高纤维复合材料的界面粘接性。
1994年，台湾Sheu等利用NH3、O2、H2O对Kevlar49进行等离子改性，目的在于提高与环氧树脂之间的粘结性能。
而J R Brown等采用NH3以及O2气氛对芳纶实施等离子改性研究中结果显示改性后的纤维材料在层间剪切强度以及弯曲强度方面已经有了相对明显的提升。
Fang等借助空气等离子体方法，让芳纶纤维的表面快速形成了相应的含氧以及含氮基团；Su等通过氧等离子对芳纶纤维表面进行了相关处理，从而在一定程度上增加了纤维表面实际粗糙度以及含氧官能团数，增强了纤维和双马来酰胺树脂间所具有的粘结性，界面剪切强度大约提升了40%。
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第46卷，第8期2018年8月V ol.46，No.8Aug. 2018149doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2018.08.027芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展张雄斌，贺辛亥，程稼稷(西安工程大学材料工程学院，西安 710048)摘要：综述了近年来芳纶纤维的表面改性方法，包括表面活化法、共聚改性法、络合改性法等化学改性方法及涂层法、高能射线法、等离子体改性法等物理改性方法，指出了各种改性方法存在的不足；介绍了芳纶纤维增强树脂基复合材料的制备方法，包括拉挤成型、模压成型、树脂传递模塑(RTM)成型、湿法缠绕成型等，对比分析了各种制备方法的优缺点；对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
关键词：芳纶纤维；表面改性；树脂基复合材料；制备方法；发展趋势中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2018)08-0149-05Research Progress on Surface Modification of Aramid Fibers andPreparation of Their Reinforced Resin Matrix CompositesZhang Xiongbin ， He Xinhai ， Cheng Jiaji(School of Materials Science & Engineering ， Xi ’an Polytechnic University ， Xi ’an 710048， China)Abstract ：The modification methods of aramid fibers were reviewed. These modification methods include chemical modifica-tion methods and physical modification methods. Chemical modification methods include surface activation method ，copolymeriza-tion modification ，complexing modification ，etc. Physical modification methods include coating method ，high energy ray method ，plasma modification and so on. The shortcomings of various modification methods were pointed out. The preparing techniques of ar-amid fibers reinforced resin matrix composites were introduced. These preparation methods include pultrusion ，mold forming ，resin transfer molding (RTM) and wet winding ，etc. The advantages and disadvantages of various preparation methods were compared and analyzed. Their future research direction and development trend were proposed.Keywords ：aramid fiber ；surface modification ；resin matrix composite ；preparation method ；development trend 芳纶纤维是一种高性能纤维，具有相对密度小、高模量、耐剪切等优异性能，被广泛应用于航空航天、军事、机械等领域[1–2]，但因芳纶纤维内部具有的高结晶度、高取向度等特殊结构，需对芳纶纤维进行表面改性，以增加纤维表面的粗糙度和引入有化学反应活性的官能团，提升与基体之间的反应活性，增强与基体之间的粘结性能[3]。
为改善界面结合性能，对芳纶纤维进行表面改性，同时借助优异的制备方法获取高性能芳纶纤维增强树脂基复合材料一直是该领域研究的热点[4]。
笔者综述了芳纶纤维表面改性及其树脂基复合材料的制备方法，展望了芳纶纤维增强树脂基复合材料未来研究的重点方向和发展趋势。
1 芳纶纤维表面改性芳纶纤维因其光滑的表面，惰性的化学结构导致其与基体材料之间的粘结性能较差，制约了其广泛应用[5]。
根据芳纶纤维表面改性方法的不同，主要分为化学改性和物理改性两种。
1．1 化学改性化学改性是指借助化学反应在纤维的表面引入一定量的活性反应基团，从而提升纤维与基体之间的粘附作用[6]。
根据改性机理的不同，对芳纶纤维表面进行化学改性的方法基金项目：中国纺织工业联合会指导性项目(2015116，2016052)，陕西省工业科技攻关项目(2016GY-014)通讯作者：贺辛亥，博士，教授，主要从事复合材料设计及成型研究 E-mail ：he_xinhai@ 收稿日期：2018-06-10引用格式：张雄斌，贺辛亥，程稼稷.芳纶纤维表面改性及其增强树脂基复合材料制备的研究进展[J].工程塑料应用，2018，46(8)：149–153.Zhang Xiongbin ，He Xinhai ，Cheng Jiaji. Research progress on surface modification of aramid fibers and preparation of their reinforced resin matrix composites[J]. Engineering Plastics Application ，2018，46(8)：149–153.工程塑料应用2018年，第46卷，第8期150分为多种。
(1)表面活化法。
通过化学试剂破坏纤维表面的结晶状态或水解纤维表面分子链中的酰胺键，可增强纤维表面粗糙度，提升纤维表面化学反应极性，增强纤维与基体之间的结合强度[7]。
周俊等[8]采用甲苯–2，4–二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯对芳纶纤维进行活化改性，可以改善芳纶纤维与间苯二酚–甲醛–乳胶浸渍液之间的作用效果。
测试结果发现，经甲苯–2，4–二异氰酸酯活化并浸渍苯二酚–甲醛–乳胶后，所制备材料的断裂伸长率提高了53%，拉伸强度降低9.7%，拉伸弹性模量提高24.3%。
尤志强[9]采用不同浓度的甲苯–2，4–二异氰酸酯溶液对对位芳纶纤维表面进行改性。
研究表明，经改性处理后，增加了芳纶纤维表面的粗糙度，且芳纶纤维表面接枝了大量的极性基团，提升了芳纶纤维的断裂强度和界面剪切强度，改善了芳纶纤维与树脂之间的界面性能。
张素风等[10]利用氯磺酸对芳纶纤维进行改性处理。
研究发现，在氯磺酸浓度为2%、处理时间10 min、处理温度50℃条件下，芳纶纤维的力学性能得到了较大程度的提高。
但此改性方法工艺过程较复杂，对各项活化条件的控制因素要求较高。
(2)共聚改性法。
该方法是将具有不同结构的第三单体引入芳纶纤维分子链中，在保证其固有特性基本保持不变的基础上，改善芳纶纤维的溶解性及耐疲劳性能等的方法[11]。
敖玉辉等[12]通过共聚改性方法在芳纶纤维链中引入第三单体4，4′–二氨基二苯醚，改善了二元聚合物的溶解能力。
研究表明，当第三单体添加量占二胺类单体物质的量总数达到40%时，所合成的共聚物由凝胶体系变为均匀的聚合浆液。
测试结果发现，第三单体对芳纶纤维的热性能有影响，共聚物的初始分解温度为460℃，最大分解速率对应温度为545℃，共聚物在N，N–二甲基乙酰胺／水为30／70的凝固浴体系中具有良好的成纤能力。
李双江等[13]采用低温溶液缩聚法，在芳纶纤维刚性链体系中引入少量的第三单体3，4′–二氨基二苯醚，制备了黏度较高的芳纶纤维树脂，并在硫酸溶液中将树脂溶解制成薄膜。
测试结果发现，引入少量的3，4′–二氨基二苯醚后，改性芳纶纤维制得的薄膜力学性能良好，且当3，4′–二氨基二苯醚的物质的量分数为2%时，改性芳纶纤维的比浓对数黏度最大为3.57，薄膜拉伸强度最高为96.30 MPa，拉伸弹性模量最高为2.67 GPa。
但此改性技术对使用条件的要求较为严苛。
(3)络合改性法。
该方法是采用无机金属盐与芳纶纤维之间发生配位化学反应，以提高芳纶纤维与聚合物之间粘结性能的改性方法[14]。
夏忠林等[15]按一定比例配比成一定浓度的CaCl2甲醇溶液，在一定温度和时间下，采用不同质量分数的CaCl2甲醇溶液处理纤维表面，再用甲醇清洗。
经扫描电子显微镜观察发现，纤维表面的粗糙度和溶液中的CaCl2浓度之间成正比关系，且当处理溶液中CaCl2浓度达到10%时，纤维表面发生了粘连。
测试结果发现，此改性方法能够有效地增加芳纶纤维的表面粗糙度，提高其化学反应活性，降低纤维表面的结晶度，使得所制备复合材料的力学性能得到较大程度的改善。
占松华等[16]采用稀土元素对聚四氟乙烯／芳纶纤维混合编织衬垫进行改性处理，并研究了改性处理和所制备材料耐磨性能之间的关系。
测试结果发现，经稀土改性处理后，纤维的耐磨性能得到了很大程度的改善，有助于增强衬垫的减磨及耐磨性能。
但此改性技术易在纤维表面产生杂质，影响材料的界面效果。
1．2 物理改性物理改性是指借助等离子体、高能射线、紫外线辐射等手段，在纤维表面形成自由基反应活性中心后与纤维表面单体发生化学反应而引入极性基团，通过提高纤维的浸润性和粗糙度起到改善纤维与基体粘结性能的目的[17]。
(1)涂层法。
该方法是指在纤维表面涂抹一层聚合物树脂或者低分子物质，通过反应生成表面活性层以提高增强体与基体材料之间的粘结力，实现复合材料力学性能整体改善的目的[18]。
Chen Jianrui等[19]以SiO2／聚氨酯复合材料为原料，通过溶液浸渍涂层和原位聚合的方式对芳纶纤维进行改性处理。
测试结果发现，经改性处理后的芳纶纤维其界面剪切强度相比原纤维提高了45%，单根纤维的拉伸强度相比原纤维提高了5.7%。
董庆亮等[20]利用对苯二胺对芳纶纤维进行改性，测试结果表明，处理后的复合材料界面结合情况有所改善，且当多巴胺溶液浓度为2 g／L、处理时间为24 h时，改性效果最佳。
这些方法均是在纤维表面涂覆树脂以增强其与树脂基体间的结合力。
还有另一种方式也可达到提高复合材料力学性能的目的，李爽等[21]通过湿化学方法将氧化锌纳米棒阵列引入芳纶纤维表面，研究发现，氧化锌纳米棒垂直生长在芳纶纤维表面，密度大且分布均匀，增大了芳纶纤维与树脂基体的接触面积，可改善纤维与树脂基体之间的界面结合性能。
