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聚2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑(PIPD)纤维,由荷兰阿克苏·诺贝尔公司研发,其优异的力学性能及与树脂间良好的粘结性能使其成为目前备受关注的高性能有机纤维之一。但因其制备工艺保密,且我国对其研发较晚,导致国产PIPD纤维发展缓慢。因而,加强对国产PIPD纤维的研究尤为重要。本文主要研究表面改性及γ-射线辐照对国产PIPD纤维结构和力学性能的影响。同时,对比分析国产PIPD、PBO和Kevlar纤维的抗紫外老化性能。本文通过在国产PIPD纤维表面接枝聚酰胺胺(PAMAM)树枝状大分子、涂覆聚多巴胺和硅烷偶联剂KH-550,研究表面改性对国产PIPD纤维结构和性能的影响。实验结果表明,表面接枝PAMAM及聚多巴胺后,PIPD纤维表面均有颗粒物产生,为接枝分子在纤维表面的聚集体;改性后PIPD纤维表面浸润性显著改善,表面极性基团数量明显增加,但纤维力学性能及其环氧复合材料界面剪切强度均有所降低,这可能是由于碱性溶剂的去质子化作用对PIPD纤维中分子间氢键造成破坏,导致纤维表层微纤间作用力降低,纤维表面在外力作用下先于复合材料界面发生破坏所致。表面涂覆KH-550后,均匀的KH-550分子层修补了PIPD纤维表面的缺陷,使PIPD纤维的力学强度得到提高;KH-550结构中大量的氨基改善了纤维表面浸润性,并且参与了环氧基体的固化反应,在界面区形成化学键合,提高了复合材料的界面粘结强度。当KH-550浓度为20%时,PIPD的改性效果最好,PIPD纤维拉伸强度及复合材料界面剪切强度分别提高了4.6%和21%。采用γ-射线辐照对PIPD纤维进行改性,通过改变γ-射线的辐照剂量,研究高能射线辐照对PIPD纤维性能及结构的影响。γ-射线辐照后,纤维力学强度呈现先减小后增加再减小的趋势,当辐照剂量为600KGy时,纤维的力学强度达到最大;纳米压痕测试结果表明,γ-射线辐照后,纤维的纳米硬度及模量的变化趋势与力学强度变化趋势相同;X射线衍射(XRD)及分子量分析表明辐照处理前后纤维结构发生变化,分子量、结晶度及晶粒尺寸先减小后增加再减小,当辐照剂量为600KGy时,分子量、结晶度及晶粒尺寸均达到最大。γ-射线辐照过程中,PIPD分子降解和交联反应同时发生,当辐照剂量较小时,PIPD纤维中不完善及存在缺陷的部分发生降解,结构转变以降解过程为主,分子量、结晶度、晶粒尺寸等微观结构减小,同时,纤维的硬度、模量和拉伸强度等宏观性能逐渐降低;当辐照剂量增加时,纤维中交联反应占据优势,此时纤维力学性能逐渐提高;当辐照剂量超过600KGy时,进一步增加辐照强度,PIPD分子链在高强度的辐照下逐步降解,导致其力学性能逐渐下降。对比分析了国产PIPD、PBO和Kevlar纤维的抗紫外老化性能。实验结果表明,经过72h紫外老化后,国产PIPD纤维拉伸强度保留率可达78%,紫外-可见光谱分析结果表明,三种纤维中,PIPD纤维在紫外区吸收强度最低;扫描电镜结果显示,经过紫外老化后,PIPD纤维表面没有明显改变;XRD测试表明紫外老化后,PIPD纤维的结构并未发生明显变化,结晶度与未经紫外老化的纤维相当。国产PIPD纤维的抗紫外老化性能优异并且明显优于PBO及Kevlar纤维。