芳纶作为优异的增强材料,具有低密度、高强高模,耐热、尺寸稳定性好等诸多优点,但其表面光滑且呈现化学惰性,与极性树脂基体的结合强度较低,影响了芳纶增强树脂基复合材料的使用性能。本文采用常压空气介质阻挡放电等离子体处理Armos纤维的表面,并将Armos纤维与PPESK树脂复合制得复合材料。本实验研究了在功率密度为27.6W/cm3的条件下,不同处理时间(0s、9s、18s、27s)对等离子体处理效果的影响,以及在处理时间为18s的条件下,不同功率密度(0W/cm3、13.8W/cm3、27.6W/cm3、41.4W/cm3)对等离子体改性效果的影响。采用X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、动态接触角分析(DCAA)、单丝拉伸强度(SFTS)测试等手段分析等离子体对纤维表面结构及性能的影响,并采用层间剪切强度(ILSS)测试、扫描电子显微镜(SEM)等手段分析等离子体改性后纤维增强PPESK树脂基复合材料的粘结性能,结果表明,等离子体处理对纤维表面的化学结构及物理形貌有很大的影响,经低功率密度的等离子体短时间处理后,纤维表面引入了极性基团,粗糙度增大,表面自由能增大,极性溶剂的浸润性提高,而纤维本体的力学性能并没有受到很大影响,纤维与PPESK树脂基体的粘结性能得到了很大改善,复合材料的破坏模式由界面脱粘破坏转为树脂基体的破坏。然而,高功率密度及长时间处理将会对纤维表而产生不利影响。本实验中,等离子体功率密度为27.6W/cm3、处理为18s时改性效果最优,纤维表面O、N元素含量分别达到了18.1%、9.0%,与水的接触角降低到31.3°,表面自由能增大到68.3mJ/m2,而单丝拉伸强度仅降低了1.9%,可忽略不计,其Armos纤维增强PPESK树脂基复合材料的ILSS达到了71.4MPa,提高了17.2%,断裂模式也转为树脂基体的剪切破坏。
