深冷处理作为一种热处理工艺,它能够改善材料的强度、韧性和耐磨性,同时也能改善微观组织的均匀性、尺寸稳定性、减小变形,从而提高工件的整体使用寿命,而且操作简便、不破坏工件、无污染、成本低,具有相当可观的经济效益和市场前景,深冷处理主要应用于金属和合金方面,本文研究中首次把深冷处理应用于纤维。芳纶纤维是一种具有高度结晶、高度取向的合成线型高分子材料,由于其具有高模量、高强度、耐高温、耐化学腐蚀以及良好的耐冲击性能,因此作为一种增强材料,它在航空航天、汽车、造船和特种品开发等领域有着越来越广阔的应用前景。但是由于芳纶纤维特殊的结构,表面光滑,易原纤化,与树脂基体粘结性差。因此,为了充分发挥芳纶优异的力学性能,提高其耐磨性能,对芳纶表面进行改性处理,改善芳纶增强复合材料的界面结合状况成为材料界研究的一个热点。本文首先根据深冷处理对金属性能的影响,确定了深冷处理芳纶的工艺参数,经过探讨,最终深冷处理工艺定为降温速率为2℃/min,-80℃时保温一小时,-120℃时保温一小时,最终保温温度为-196℃,保温时间为12h,自然回温。本文研究了深冷处理对芳纶纤维内部结构和机械性能的影响,采用单纤维拉伸测试表征芳纶纤维的力学性能,采用TNF04B电脑多功能纱线耐磨仪评价芳纶纤维的耐磨性,采用X射线衍射XRD技术来分析结晶度和结晶尺寸的变化,示差扫描量热DSC技术和动态热机械分析DMA来分析热力学性能的变化。结果显示,芳纶单丝的拉伸强度由3.09GPa提高到3.34GPa;耐磨性能也提高了2 1.05%。同时,深冷处理后芳纶纤维的结晶度和结晶尺寸也有所降低,纤维的力学性能也几乎没有受到影响,反而有了一定程度的改善,这与处理后结晶结构趋于稳定,热稳定性增加有一定的关系。经过深冷处理后,芳纶纤维的界面性能也有所改善。通过扫描电镜测试可知:改性后纤维表面较改性前明显粗糙,但并没有大的沟槽,可见深冷处理并没有对纤维内部结构造成损伤,纤维力学性能的表征结果也证实了这一点。通过扫描探针显微镜测试得出了纤维表面明显粗糙,以及表面粗糙度明显增加,和扫描电镜测试结果一致。通过接触角测试得到改性后的纤维与水的浸润性得到明显改善,有利于纤维与树脂的结合,改善界面性能。IFSS结果表明深冷处理对芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能有较为明显的改善,虽然相比化学改性方法和等离子改性方法,处理效果不够明显,但深冷处理作为一种热处理工艺,操作简便、不破坏工件、无污染、成本低,具有相当可观的经济效益和市场前景。本文最后研究了不同含水率对深冷处理的影响,发现含水率的增加对芳纶纤维的性能既有积极的影响,也有消极的影响,可以根据纤维的不同用途,选择不同回潮率,优化深冷处理工艺参数。