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Surface modification of high-performance polyimide fibers by oxygen plasma treatment

材料科学 聚酰亚胺 极限抗拉强度 环氧树脂 复合材料 氧气 表面改性 蛋白质丝 表面能 纤维 等离子体 化学工程 图层(电子) 化学 有机化学 物理 工程类 量子力学
作者
Yumei Wen,Xiangzhen Meng,Jingfeng Liu,Jia‐Nan Yan,Zhen Wang
出处
期刊:High Performance Polymers [SAGE]
卷期号:29 (9): 1083-1089 被引量:16
标识
DOI:10.1177/0954008316669570
摘要

In order to improve the interfacial compatibility between the fibers and epoxy resins, polyimide (PI) fibers were modified using oxygen plasma with various treatment powers. The properties of PI fibers before and after surface modification were comparatively characterized according to their chemical composition, surface morphology, surface free energy, single filament tensile strength, and interfacial shear strength (IFSS). Most of the fiber properties, including the ratio of oxygen to nitrogen, oxygen concentration, surface free energy, and IFSS firstly increased with the plasma power, and then decreased when the plasma power was higher than 120 W. With a plasma power of 120 W, the oxygen concentration and the ratio of oxygen to carbon atoms (O/C) was 26% (22% for untreated fiber) and 0.38 (0.28 for untreated fiber), respectively. Meanwhile, the values of surface free energy and IFSS were 89% and 30% higher than those for untreated fiber, respectively. Furthermore, the values of single filament tensile strength for modified fibers were only 2.3% lower than those for pristine one. These results indicated that the compatibility between PI fibers and epoxy resins was greatly improved without compromising mechanical properties.
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