聚酯纤维表面功能化研究及应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanghuatao88
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聚酯纤维是合成纤维中的一个重要品种,在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,可在120℃温度下长期使用,电绝缘性优良,具有耐化学腐蚀性,抗蠕变性等优点,在化工、电子及航空航天领域有着广泛的应用。   以聚酯纤维机织物为增强体的柔性层压复合材料具有较高的强度、模量及尺寸稳定性,在近几年里有了广阔的发展空间和应用前景,不仅广泛应用于汽车蓬盖,广告灯箱布,充气阀等领域,而且开始应用于环保的科技产品中。在实际使用过程中,我国柔性复合材料普遍存在界面剥离强度差的现象,尤其是层压和压延类产品,随着时间的推移经常出现界面脱粘,甚至出现增强基布与基体相分离的情况,致使产品力学性能降低,不仅严重影响其使用寿命,也限制了我国柔性复合材料的发展。因此,如何提高柔性复合材料界面的粘接强度即抗剥离性能,是值得关注和思考的一个紧迫问题。   本文中,利用空气电晕等离子体,UV辐照处理,表面光化学接枝共聚(AM,AA),聚酯纤维表面异氰酸酯化等方法对聚酯薄膜及纤维进行了表面改性研究。分析并比较了各种处理方法对聚酯表面结构与组成的影响,以及这些方法对聚酯纤维的力学性能和粘接性能的促进作用。通过CA、FTIR、AFM、SEM、XPS、力学性能测试,研究了PET和PET/TPU表面及界面结构与性能的关系。从理论上对三明治型薄膜/胶粘剂/纺织品粘合体系最佳润湿及粘合条件进行了讨论,并对实际粘合实验中发生的现象做了解释。   利用空气电晕等离子体技术对聚酯薄膜及纤维进行了表面改性,使聚酯薄膜亲水性得到改善。电晕处理有助于消除织物表面的润湿屏障,从而缩短织物润湿时间。AFM分析研究表明,聚酯基材表面经过空气电晕等离子体处理后,表面粗糙单元尺寸的变化更加细微化(大约在100nm左右)。揭示了表面微结构变化对表面润湿性能的影响。紫外光辐照引入表面羰基含量低于电晕处理;而羟基含量高于电晕处理的引入量。另外,紫外光预辐照可以改变聚酯薄膜表面无定形区含量,极大地提高光接枝共聚反应的接枝率,当接枝率达到822.1μg/cm2时,接触角下降至35°,亲水改性效果显著。其表面特有的微结构对表面亲水性能的改善具有至关重要的作用。UV处理后的聚酯薄膜,其表面含氧量下降之后,与水接触角仍能保持在55°的较低水平,表面微结构的变化起了关键作用。   两步法完成聚酯纤维表面异氰酸酯化改性,改性后的聚酯纤维粘接性能得到了极大改善,由其制得的层压复合材料剥离强度提高了300%,纤维内聚破坏严重,这对于复合材料的制造工艺改进具有一定的参考价值。
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