專利名稱：具有改進(jìn)機(jī)械性能的類金剛石碳涂覆的芳族聚酰胺纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種改進(jìn)芳族聚酰胺纖維機(jī)械性能的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種通過在芳族聚酰胺纖維上沉積類金剛石碳涂層來改進(jìn)該芳族聚酰胺纖維抗彎強(qiáng)度的方法。本發(fā)明是與美國能源部的合同的結(jié)果(合同號為W-7405-ENG-36)。
背景技術(shù)：
至少自19世紀(jì)60年代早期就用液晶聚合物制造高強(qiáng)纖維。這類纖維的公知例子包括由高取向棒狀的聚(對亞苯基對苯二酰胺)聚合物制造的纖維，公知的如可從杜邦公司(Wilmington，DE)商購的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，或者可從AKZO Nobel NV(荷蘭)商購的TWARON纖維。這些芳族聚酰胺纖維提供了意外的韌性和高的拉伸模量。這些纖維的斷裂強(qiáng)度為2.3-3.4GPa，模量為55-143GPa。結(jié)合其低的比重和熱穩(wěn)定性，這在很多結(jié)構(gòu)應(yīng)用如飛機(jī)、船、體育用品、火箭和裝甲中具有改善的性能。然而，這類纖維的主要缺點(diǎn)是其相當(dāng)差的抗彎強(qiáng)度和抗壓性能。該纖維于400MPa量級的低應(yīng)力值屈服，形成彎折帶。
為了減輕這種困難，已經(jīng)作出了很多努力來試圖交聯(lián)該長絲中的聚合物，以改善機(jī)械性能，但是迄今幾乎沒有成功。其它的方法是用足夠高模量的材料涂覆該纖維，實(shí)際上“圍繞”該長絲以防止彎折。由McGarry等人的早期工作(見F.J.McGarry等人，SAMPE，季刊，第35頁，1993，7月)表明了利用汽相沉積氧化鋁涂層的作用。目前，已經(jīng)報道了在KEVLAR芳族聚酰胺纖維上用微波等離子體輔助有機(jī)金屬沉積TiN涂層，從而提高了性能。
芳族聚酰胺纖維已用薄、平滑、粘附的同位素碳涂層涂覆，用作醫(yī)用縫合線，此時其生物適合性是重要的(見US 4,204,542，授予Bokros等人)。用真空汽相沉積法(VVD)將碳涂層沉積在纖維基體上。另外，通過用薄鎳層預(yù)先涂覆以使其具有導(dǎo)電性而將類金剛石碳涂層沉積在芳族聚酰胺纖維上(見WO 95/22169，Blanchet-Fincher等人)。然而，盡管不是直接進(jìn)行芳族聚酰胺纖維的直接涂覆，但希望直接涂覆這種纖維，而無需任何中間金屬層，以改善該芳族聚酰胺纖維的機(jī)械性能。
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺點(diǎn)，需要一種改進(jìn)芳族聚酰胺纖維的機(jī)械性能的工藝方法，特別是改進(jìn)其抗彎強(qiáng)度。通過參照附圖以及下述對本發(fā)明的詳述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會明了本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于改善芳族聚酰胺纖維的機(jī)械性能(尤其是抗彎強(qiáng)度)的方法，該方法包括用高模量、高強(qiáng)度材料如類金剛石碳直接涂覆芳族聚酰胺纖維。
本發(fā)明還提供了一種涂覆了類金剛石碳的芳族聚酰胺纖維，與未涂覆的芳族聚酰胺纖維相比，該纖維具有改善的機(jī)械性能(如抗彎強(qiáng)度)。當(dāng)將類金剛石碳(DLC)涂層直接涂覆于芳族聚酰胺纖維上時，當(dāng)將纖維進(jìn)行試驗(yàn)以及評價其機(jī)械性能時，該纖維具有增加的抗彎強(qiáng)度并抑制低的屈服行為。
附圖簡述

圖1說明了用于在芳族聚酰胺纖維上等離子體沉積類金剛石碳的陰極結(jié)構(gòu)。
圖2說明了用于試驗(yàn)芳族聚酰胺纖維機(jī)械性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)。
圖3是表明兩種不同直徑的NICALONSiC纖維的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。
圖4是表明對涂覆的和未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。
圖5是表明對類金剛石碳涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維(2μm厚的涂層)和未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的拉伸試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖6是表明對涂覆有亞微米類金剛石碳涂層的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳述已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用類金剛石碳(DLC)涂覆的芳族聚酰胺纖維具有比未涂覆的芳族聚酰胺纖維更改進(jìn)的機(jī)械性能，特別是抗彎強(qiáng)度，所述芳族聚酰胺纖維例如可從杜邦公司商購的KEVLAR芳族聚酰胺纖維。
用于本文的類金剛石碳或DLC意指具有合適短程有序的碳，即在任何方向上的原子的有序排列均小于約10納米(nm)。類金剛石碳(DLC)是一種由高度交聯(lián)的具有基本上為sp3鍵合程度的碳網(wǎng)絡(luò)組成的平滑非晶固體。該sp3鍵合使機(jī)械性能接近于金剛石本身的性能。sp3鍵合所占份額可以從所產(chǎn)生的膜的10％至90％變化，這取決于方法和方法的工藝條件，其性能也從類似聚合物至類金剛石的范圍內(nèi)變化。該硬質(zhì)涂層的模量值一般為約20-約177GPa范圍。結(jié)合低密度、低摩擦系數(shù)、高硬度和低沉積溫度這使DLC成為用于涂覆芳族聚酰胺纖維的理想的選擇物。某些DLC和KEVLAR芳族聚酰胺纖維的典型性能列于下面表1中。
表1E GPa σGPaQg/ccKEVLAR83 3.2 1.44DLC 20-177 -1.8-2.8DLC可用多種技術(shù)沉積，這些技術(shù)集中在高能離子轟擊，例如等離子體化學(xué)汽相沉積(CVD)、離子束輔助濺射，碳靶的陰極弧和激光的燒蝕。下面的描述集中于用射頻(RF)等離子體輔助CVD技術(shù)將DLC沉積在芳族聚酰胺纖維上，以及描述評價單根長絲的抗彎性能，盡管本發(fā)明并不限于該實(shí)施方案。
在下面的非限定實(shí)施例中，用平板13.56MHz RF等離子體技術(shù)涂覆芳族聚酰胺纖維。一般地，該芳族聚酰胺纖維涂覆約5-約100μm厚的DLC，優(yōu)選約10-約40μm。所用設(shè)備包括具有擴(kuò)散泵抽真空的高真空室，該真空室裝有質(zhì)流控制器和用于在減壓下操作的傳導(dǎo)閥。基本方法需要在接地陽極和供電的陰極之間形成等離子體。該陽極-陰極系統(tǒng)不是精密對稱的，因而在陰極產(chǎn)生負(fù)DC自偏壓。該等離子體由烴氣體如甲烷組成，它們在等離子體中離解并離子化。離子被加速穿過等離子體層而移向陰極，這是自偏壓的結(jié)果。對于沉積具有所需性能的DLC來說，對離子轟擊方式是嚴(yán)格的。需要壓力范圍為50-100微米，偏壓為幾百伏至1千伏。低的偏壓會導(dǎo)致聚合物狀性能，而太高的偏壓會產(chǎn)生玻璃態(tài)或石墨態(tài)碳膜。
與常規(guī)熱CVD不同，該工藝的離子轟擊方式產(chǎn)生視線沉積。通過仔細(xì)設(shè)計陽極-陰極結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)保形涂覆。為了圍繞纖維進(jìn)行全面涂覆，在展開的纖維束上進(jìn)行沉積，并且一次涂覆一側(cè)。
如圖1所示，通過將纖維8安裝在兩塊鋼板10之間而沉積高達(dá)2微米的厚涂層，在這兩塊板的中心處移去了尺寸為2×5厘米的部分。該鋼板安裝在陰極12上，并能取下并翻轉(zhuǎn)以涂覆纖維的兩面。在表2所列條件下將DLC沉積在纖維上。
表2涂層厚度壓力 功率 偏壓 處理時間(微米) 氣體 (Pa) (瓦) (伏) (分鐘)預(yù)處理 - Ar 4.765-500 15DLC涂覆 2.3 CH411.3 85-520 240為了改善涂層與纖維的粘結(jié)性，在沉積前用相同的實(shí)驗(yàn)配置進(jìn)行氬氣轟擊清洗。在完成初始的DLC沉積后，將包括有纖維的板翻轉(zhuǎn)并用相同的步驟涂覆纖維的另一側(cè)。用此工藝步驟可得到高達(dá)2微米厚的粘結(jié)性好的涂層。
評價單根纖維的軸向抗壓性能一般是個難題。已經(jīng)提出了一些方法，最引人注意的是由Allen研究的拉伸反沖試驗(yàn)(見S.R.Allen，J.Mat.Sci.22，853(1987))。另一種方法，通過測量抗彎性能可得到關(guān)于涂層性能的信息。為此，研制了一種由于單根纖維的使用毫微壓痕計(可從NanoInstruments公司(Knoxville，TN)購得)的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。該方法和裝置在圖2中說明。更詳細(xì)的內(nèi)容提供在與此同時申請的美國臨時專利申請?zhí)?0/007,849(由Devlin等人，題目為“用于小直徑纖維的彎曲試驗(yàn)”)中，將該60/007,849專利申請中的內(nèi)容引入本文以供參考。
一組2.5cm長、140微米直徑的藍(lán)寶石纖維平行放置并彼此相鄰，并且粘到(epoxied)一藍(lán)寶石平面上。將第三根纖維置于這兩根纖維之間的頂部并在一端粘住(epoxied at one end)。用200微米直徑的平面(鈍的)觸頭代替壓痕計的金剛石觸頭。將試驗(yàn)纖維(即芳族聚酰胺纖維)穿過位于平面上的兩根藍(lán)寶石纖維并在第三根纖維下面放置。通過用鈍觸頭壓第三根藍(lán)寶石纖維，試驗(yàn)纖維在兩根支撐纖維間彎曲。選擇藍(lán)寶石纖維的長度和間距以使第三根藍(lán)寶石纖維的彎曲的力小于試驗(yàn)彎曲的力，并且可以忽略。通過簡單地在藍(lán)寶石纖維間滑動試驗(yàn)纖維并在壓痕計試樣夾具中安裝卡具可方便地將試驗(yàn)纖維安裝。使用壓痕計的標(biāo)準(zhǔn)操作可以獲得載荷和移距數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括任何測量纖維彎曲所需的力。所有試驗(yàn)均進(jìn)行至最大移距為4.0微米。用標(biāo)準(zhǔn)彎曲公式分析所得結(jié)果，該公式根據(jù)移距和纖維間距或計量長度的誤差進(jìn)行了修正，這種移距和誤差是由于繞藍(lán)寶石纖維支撐組件旋轉(zhuǎn)而造成的。對于如圖2所示組件，計量長度為平面中的空隙或凹處的距離，而不是兩根纖維之間的間隙。對于小移距來說，公式變?yōu)橄旅娴墓?，該公式基本上與標(biāo)準(zhǔn)彎曲公式等同P=48EID3λ]]>其中P是由壓痕計測量的施加載荷(單位牛頓)，D是藍(lán)寶石支撐纖維的直徑(單位米)，E是試驗(yàn)纖維的模量(單位帕斯卡)，I是試驗(yàn)纖維的慣性矩(單位米的四次方，m4)，λ是由壓痕計測量的移距(單位米)。
用掃描電鏡(SEM)測量纖維的直徑。用已知模量的碳化硅(SiC)纖維(可從Dow Corning Corporation of Auburn(Michigan)購得的“NICALON”SiC纖維)來評價該方法。用由Petrovic所述的顯微拉伸試驗(yàn)機(jī)來進(jìn)行單根纖維拉伸試驗(yàn)(見J.J.Petrovic等人的J.Mat.Sci.20，1167(1985))。典型的計量長度為1厘米量級。
該DLC涂層是平滑的且粘結(jié)的很好。對于一次涂覆一側(cè)的纖維，有時在某些區(qū)域可觀察到結(jié)合線(Knit line)。厚涂覆的纖維發(fā)生卷曲，假定這是由于與DLC涂層相關(guān)的殘余壓應(yīng)力所致。對于薄涂覆的纖維，這種作用是不顯著的。
圖3表示用改造的微米壓痕機(jī)對不同直徑的NICALON碳化硅(SiC)纖維進(jìn)行的彎曲試驗(yàn)的結(jié)果。計算出的這些纖維的模量值為187GPa，這與193GPa的報道值吻合的很好，說明了該試驗(yàn)方法是有效的。圖4表明了對未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維和涂有2.3μm DLC的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的測量結(jié)果。
對于未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，其在低載荷下的屈服行為和移距是明顯的。在相應(yīng)于1.2％最大應(yīng)變的3.2微米移距時發(fā)生屈服。對于涂有2.3微米DLC的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，在高達(dá)4微米的移距時沒有斷裂的證據(jù)說明其抗彎強(qiáng)度的增加是明顯的。
在圖5中示出了未涂覆的和涂覆的(2μm DLC涂層)KEVLAR芳族聚酰胺纖維的拉伸數(shù)據(jù)。對于涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，其斷裂應(yīng)力為1.6GPa，模量為48GPa，而對于未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，其斷裂應(yīng)力為2.93GPa，模量為90.4GPa。機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果匯總于下面表3中。
表3直徑計量長度斷裂載量σ E(μm) (μm) (mN) (GPa)(GPa)KEVLAR(彎曲) 11.6 140 - - 63.5KEVLAR(拉伸) 12.0 5138331 2.93 90.4DLC/KEVLAR(彎曲) 17.2 140 - - 32.5DLC/KEVLAR(拉伸) 16.8 5641358 1.62 48.5對于涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維來說，盡管其增加了直徑，但拉伸數(shù)據(jù)表明斷裂強(qiáng)度基本上與未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的相同。然而，基于原始的纖維直徑的總模值93.1GPa和拉伸屈服強(qiáng)度值3.16GPa，得到了總模量和拉伸屈服強(qiáng)度值分別為48.5GPa和1.62GPa的計算值。由于DLC和KEVLAR芳族聚酰胺纖維的模量是可比的，不會期望拉伸性能有明顯的增加?？偭康慕档突蛘哒f明涂層的模量較低，或者是涂層不連續(xù)。如果DLC模量明顯較高時，由于在該涂層中的裂紋或預(yù)先存在的裂縫使涂層過早破裂，這會消除其在拉伸中承載載荷的能力。
但是，在彎曲中的行為則不同，對于涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維可觀察到明顯改善的抗彎強(qiáng)度。在高達(dá)試驗(yàn)所用的4微米移距極限時，沒有觀察到屈服行為。在彎曲中，最大的應(yīng)力發(fā)生在表面，機(jī)械性能主要由涂層決定。在這些條件下，該涂層的作用很好，對于未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維，計算的彎曲模量為63.5，假定是各向同性的性能，這高于由McGarry等人所報道的值(見F.J.McGarry，SAMPE季刊，第35頁(1992，7月))。對于涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的相同計算，得出總模量為32.4GPa。當(dāng)進(jìn)行該計算時，假設(shè)全部載荷由涂層承擔(dān)，則彎曲模量為63.1GPa。該值代表了DLC涂層的模量，并且基本上與測量的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的拉伸模量相同。
DLC的壓應(yīng)力是高的，經(jīng)常高至2GPa。這是可預(yù)期到的，是由圍繞作用所產(chǎn)生的。但是，在剛性形式中，它對厚2μm涂層的纖維會造成過度的卷曲。改變工藝條件可以降低這些應(yīng)力，但會犧牲所需的性能。對亞微米涂層的先前結(jié)果表明了最小的卷曲。圖6表示了這種KEVLAR芳族聚酰胺纖維的彎曲性能。
該纖維表明在開始屈服后跟著出現(xiàn)回復(fù)。盡管沒有完全理解這種行為，但認(rèn)為是不連續(xù)涂層或裂痕的結(jié)果。長絲在裂紋中彎曲也是可能的，但由于裂紋的寬度有限而會被抑制。進(jìn)一步的彎曲會被完整的涂層所抑制。
對于涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維可觀察到總體增加的抗彎強(qiáng)度。盡管增加了纖維直徑，但拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明拉伸強(qiáng)度沒有增加。斷裂強(qiáng)度實(shí)際上與未涂覆的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的相同。假設(shè)載荷由涂層承擔(dān)，則計算的DLC涂層的彎曲模量為63.1GPa。這與測得的KEVLAR芳族聚酰胺纖維的拉伸模量相同。該材料的總拉伸模量沒有增加，可能是由于涂層過早破裂或在涂層中存在裂紋所致。
亞微米涂層在彎曲中表現(xiàn)出異常的回復(fù)行為。再次，這可能是涂層破裂或預(yù)先存在裂紋所致。
實(shí)施例下面的非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說明和實(shí)施本發(fā)明。
實(shí)施例1用圖1所示的平面靶13.56MHz RF等離子體方法，將從杜邦公司購得的未表面整理的KEVLAR49芳族聚酰胺纖維涂覆。該體系包括擴(kuò)散泵抽空的高真空室，該真空室裝有質(zhì)流控制器和用于在減壓下操作的傳導(dǎo)閥?；痉椒ㄐ枰诮拥仃枠O和供電的陰極之間形成等離子體。該陽極-陰極系統(tǒng)不是精密對稱的，因而在陰極產(chǎn)生負(fù)DC自偏壓。該等離子體包括甲烷的烴氣體，它在等離子體中離解和離子化。離子被加速穿過等離子體層而移向陰極，這是自偏壓的結(jié)果。對于沉積具有所需性能的DLC來說，對離子轟擊方式是嚴(yán)格。需要壓力范圍為50-100微米，偏壓為幾百伏至1千伏。低的偏壓會導(dǎo)致類似聚合物的性能，而太高的偏壓會產(chǎn)生玻璃態(tài)或石墨態(tài)碳膜。
從絲束中切下長5cm的部分纖維束，并將2/3的纖維束去除。將纖維束的剩余部用手展開，并安裝在約10×13cm的鋼板上，該鋼板的尺寸為2.5×5cm的中心部分已被去除。用焊接的金屬夾子將纖維固定在板上。將帶有纖維的板安裝在第二塊“陰極板”上，并用氧化鋁墊片與該陰極板電絕緣。將這種結(jié)構(gòu)置于真空室中并與地絕緣。該陰極板與匹配網(wǎng)的電源輸出端電連接，該網(wǎng)再與RF，13.56MHz電源相連。
真空室抽真空至10-6托的本身壓力，再充入氬氣至壓力為3.5×10-5托。將65瓦的RF電加到陰極上，產(chǎn)生約-500伏DC的負(fù)自偏壓。使用這些條件來濺射清洗纖維表面15分鐘以改善膜粘合力。在氬預(yù)處理后，將RF電源和氬氣均關(guān)閉，并將體系抽空至10-6托。引入甲烷至85×10-6托壓力。將65瓦RF電加到陰極上產(chǎn)生-520伏DC的負(fù)自偏壓。沉積進(jìn)行4小時。此時間結(jié)束時關(guān)閉RF電源和甲烷氣流并將真空室再抽空，使試樣冷卻。將真空室再充入氬氣并在空氣中打開。從陰極上取下不銹鋼板，翻面后再固定到陰極上以涂覆纖維的另一側(cè)。如前將真空室抽真空，并引入甲烷氣至85×10-6托壓力。將65瓦RF電源加到陰極上產(chǎn)生-475伏DC負(fù)自偏壓。再進(jìn)行沉積4小時。
用前述的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)對所得材料即涂覆的芳族聚酰胺纖維進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中使用從NanoInstrument，Inc(Knoxville，TN)購得的毫微壓痕機(jī)。結(jié)果示于圖5中。
實(shí)施例2為了連續(xù)和有效地涂覆芳族聚酰胺纖維，提出了一種同時涂覆纖維兩側(cè)的方法。該方法如圖1所示。該陰極結(jié)構(gòu)包括兩個由不銹鋼網(wǎng)構(gòu)成的平面柵極。該兩個柵極相隔3mm并形成陰極組件。將非導(dǎo)體纖維(即實(shí)施例1的KEVLAR49芳族聚酰胺纖維)在這兩個柵極之間穿過，并且離子從兩個方向穿過柵極而被加速以轟擊纖維。通過保持柵極的間距小于陰極的暗區(qū)距離(約為1厘米的量極)，可避免在兩柵極間形成等離子體和虛陽極。盡管在優(yōu)選實(shí)施方案中只是靜態(tài)地進(jìn)行沉積，該芳族聚酰胺纖維或若干纖維可以連續(xù)地在兩柵極間輸送，從而在纖維兩側(cè)形成均勻的涂層。用類似實(shí)施例1所述條件和預(yù)處理，得到高達(dá)0.1μm的均勻涂層。對于厚涂層，從柵極可觀察到陰影效應(yīng)。在連續(xù)體系中不存在陰影。
用手將十六根KEVLAR49芳族聚酰胺纖維散開并穿過1.5mm厚鋼板的開口部分將纖維釘住。將與第一塊板相同的第二塊板安裝上，因而將纖維夾在這兩塊板之間，并通過開口可從兩側(cè)看到纖維。將不銹鋼網(wǎng)安在這兩塊板上并蓋住開口。將整個組件作為陰極。兩鋼網(wǎng)柵極間的間距為3mm即滿足需要，以避免在兩柵極間離子化，同時由于自偏壓使陰極外形成的離子加速穿過該組件兩側(cè)的暗區(qū)距離并穿過柵極而從兩側(cè)轟擊纖維。當(dāng)離子被加速而從兩個方向穿過柵極時，將芳族聚酰胺纖維保持在兩柵極之間，從而轟擊纖維。
將組件安裝在真空室中，該真空室與地絕緣。并與匹配網(wǎng)的電源輸出端電連接，該網(wǎng)再與13.56MHz RF電源相連。真空室抽真空至10-6托，再充入氬氣至35×10-6托壓力。將65瓦RF電加到陰極組件上，產(chǎn)生約500伏DC的負(fù)自偏壓。將這些條件保持15分鐘，結(jié)束后將電源和氣流關(guān)閉，再將真空室抽空至10-6托。在真空室中充入甲烷氣至壓力為85×10-6托。將85瓦RF電加到陰極組件上，產(chǎn)生480伏DC的負(fù)自偏壓。沉積進(jìn)行37分鐘，結(jié)束后關(guān)閉電源和氣流，并抽空真空室。
用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測試這些試樣，結(jié)果繪于圖6中。
對于上述的實(shí)施例1和2，在匯總于下表4中的條件下進(jìn)行DLC沉積。
表4涂層厚度壓力功率偏壓處理時間微米氣體 10-6托 瓦 伏 (分鐘)預(yù)處理- Ar 35 65 -500 15實(shí)施例1 2.3 CH485 65 -520 240實(shí)施例2 0.1 CH485 85 -480 37盡管上述已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解地是在不脫離本發(fā)明的精神或基本特征的條件下可以作出多種改變、替代和重組。Pt指明本發(fā)明的范圍時，應(yīng)參照所附的權(quán)利要求書，而不是上述的說明。
權(quán)利要求
1.一種用于改進(jìn)芳族聚酰胺纖維的抗彎強(qiáng)度的方法，該方法包括在該纖維表面直接沉積類金剛石碳涂層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中的芳族聚酰胺纖維是由聚(對亞苯基對苯二酰胺)構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1的方法，其中通過射頻等離子體輔助化學(xué)汽相沉積法，將類金剛石碳涂層直接沉積在纖維表面上。
4.權(quán)利要求1的方法，其中與未涂覆芳族聚酰胺纖維相比，該纖維的抗彎強(qiáng)度提高。
5.一種類金剛石碳涂覆的芳族聚酰胺纖維，該纖維在最大應(yīng)力為至少1GPa下基本上不發(fā)生屈服。
6.權(quán)利要求5的芳族聚酰胺纖維，其中該纖維由聚(對亞苯基對苯二酰胺)構(gòu)成。
全文摘要
一種通過在芳族聚酰胺纖維表面上直接沉積類金鋼石碳涂層而改進(jìn)該纖維的機(jī)械性能特別是抗彎強(qiáng)度的方法。也公開了具有提高的抗彎強(qiáng)度的類金鋼石碳(DLC)涂覆的芳族聚酰胺纖維。與未涂覆的芳族聚酰胺纖維相比,DLC涂覆的芳族聚酰胺纖維具有提高的抗彎強(qiáng)度并抑制低的屈服行為。
文檔編號C23C16/50GK1203641SQ96198678
公開日1998年12月30日 申請日期1996年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月1日
發(fā)明者D·J·德維林, D·M·克特斯, T·A·阿楚勒塔 申請人:納幕爾杜邦公司, 加州大學(xué)評議會