在治理汽车尾气排放污染方面,三元催化器发挥着重要作用,其核心部件为负载催化剂的陶瓷块体,衬垫包裹在陶瓷体外,起着保护易碎的陶瓷载体、缓冲、隔热、降低噪音以及密封防止尾气逸出的作用。随着尾气排放标准愈加严格,对衬垫的要求也提出了更高要求,莫来石纤维在高温氧化环境下具有良好的稳定性和力学性能,是制备新型衬垫的理想原料,莫来石纤维必须进行表面改性,以适应衬垫加工成型要求。论文运用第一性原理,构建了莫来石晶体的周期性结构,获得最小重复单元结构包括63个原子的莫来石晶胞,符合密度泛函理论的CASTEP计算要求；通过莫来石的晶体结构优化和表面能计算,结果表明莫来石晶体带隙为4.537eV,呈现非导性,符合莫来石较低的介电常数(ε=6.7)。根据XRD图谱,对部分晶面构建切面模型,并能量进行计算,计算表明晶面(111)能量最低,显示出较稳定状态。选取晶面(111)考察了硅烷偶联剂在莫来石晶体切面的作用情况,计算表明硅烷偶联剂水解产物硅醇中的羟基与晶体表面的H原子结合,离开反应物结构生成水分子,硅醇中的Si原子与晶体表面羟基中的O原子形成共价键,键长为1.614A,验证了硅烷偶联剂在无机材料表面形成化学键的作用,为实验提供理论基础。运用丙烯酸、硅烷偶联剂、聚乙二醇单油酸酯、十二烷基硫酸钠为原料配制浸润剂,以冰醋酸为pH调节剂,设计正交实验研究了不同组分配比下浸润剂对纤维样品表面被覆量的影响,以及处理条件对改性后纤维表面被覆量的影响,优选了原料配方和工艺条件。实验表明,在75℃,处理时间90min,丙烯酸质量含量20%的条件下,经处理纤维表面被覆量最高。采用丙烯酸作为成膜剂的浸润剂在纤维表面的被覆量为5.5%,相同条件下用环氧树脂作为成膜剂的浸润剂在纤维表面的被覆量为14.3%。正交实验结果表明,成膜剂、偶联剂、润滑剂的含量对纤维表面被覆量的影响大小为成膜剂>偶联剂>润滑剂。通过红外光谱、热重-差热、扫描电镜分析表明经浸润剂改性的纤维样品表面含有偶联剂与丙烯酸成分,硅烷偶联剂水解后生成的硅醇与纤维表面的-OH作用形成了Si-O-Si结构,纤维间相互粘结,纤维样品表面富有光泽,柔软度有较大改善,改善了纤维表面性质。