等离子体处理工艺对聚乙烯木塑复合材料表面时效性的影响

利用射流等离子体放电对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。采用接触角测试、FTIR和胶接强度测试等方法,研究了不同等离子体处理工艺对等离子体处理后材料表面时效性的影响。研究结果表明,等离子体处理后的聚乙烯木塑复合材料,随着放置时间的延长,表面接触角和表面极性基团会发生变化,表现出处理时效性。不同工艺的等离子体处理,其处理时效性各不相同;相比之下,机械打磨后再进行等离子体处理的试样处理时效性最小。尽管存在处理时效性,但经射流等离子体处理后的木塑复合材试样放置7d后,仍表现出远大于未处理试样的胶接强度。     

木粉含量对木粉/PE复合材料胶接性能的影响

研究了木粉含量对木粉/PE(聚乙烯)复合材料表面性能的影响,并探讨了木粉含量对AEA(双组分丙烯酸酯胶粘剂)和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)-HMA(热熔胶)胶接的木粉/PE复合材料之胶接性能的影响。研究结果表明:随着木粉含量的增加,打磨的木塑复合材料表面含氧基团增多,而未打磨的表面基本没有含氧基团;AEA胶接打磨木塑复合材料的胶接强度随木粉含量增加而增大,而木粉含量对EVA-HMA胶接木塑复合材料的影响无规律性且较小;此外,试件表面水的接触角受试件表面粗糙复杂程度的影响大于材料表面亲/疏水性所产生的影响。     

硅烷偶联剂处理木塑复合材胶接接头的耐水性

利用硅烷偶联剂KH560对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。利用接触角、吸水量、表面形貌以及胶接强度测试等分析方法,研究了硅烷偶联剂处理聚乙烯木塑复合材料胶接接头在水环境中的胶接耐久性能。试验结果表明,机械打磨并偶联剂处理后,聚乙烯木塑复合材表面接触角增加,表面粗糙度增大,胶接强度和耐水性明显提高。偶联剂分子链上环氧基团的"架桥"作用以及甲氧基的憎水作用,是粘接强度和耐水性能提高的主要原因。浸水环境下,聚乙烯木塑复合材料表面粗糙度略有降低;随着浸水时间的延长,表面接触角下降,胶接接头的吸水量增加,胶接强度下降。水环境下聚乙烯木塑复合材料中木质纤维成分的吸水膨胀,是造成胶接强度下降的主要原因。     

贮存环境对PE-WPC等离子体处理时效性的影响(Ⅰ)——表面结构及粘接性能

利用等离子体处理技术对聚乙烯木塑复合材料( PE-WPC)进行表面处理以改善其胶接性能,将处理后的WPC分别贮存在真空(室温)、空气(室温)和空气(低温)环境中,利用接触角、FT-IR和胶接强度测试等手段,研究了不同贮存环境对等离子体处理后材料表面时效性的影响.接触角测试结果表明,随着放置时间的延长,贮存在3种环境中的试样的表面接触角均逐渐增大,相比之下,处于真空和低温环境中的试样接触角变化较小;红外光谱分析表明,贮存于3种环境中的试样表面的-OH基团随着放置时间的延长几乎消失,-C-O和C=O基团也逐渐减少,处于真空和低温环境中的试样表面残留的极性基团较空气中的试样多.胶接强度测试结果表明,随着放置时间的延长,放置在3种环境中的试样表面粘接强度逐渐降低,其中放置于空气(室温)中的试样的粘接强度降低的幅度最大.等离子体处理尽管存在时效性,但贮存30 d的试样的胶接性能仍优于未处理的试样.     

贮存环境对PE-WPC等离子体处理时效性的影响(I)——表面结构及粘接性能

利用等离子体处理技术对聚乙烯木塑复合材料(PE-WPC)进行表面处理以改善其胶接性能,将处理后的WPC分别贮存在真空(室温)、空气(室温)和空气(低温)环境中,利用接触角、FT-IR和胶接强度测试等手段,研究了不同贮存环境对等离子体处理后材料表面时效性的影响。接触角测试结果表明,随着放置时间的延长,贮存在3种环境中的试样的表面接触角均逐渐增大,相比之下,处于真空和低温环境中的试样接触角变化较小;红外光谱分析表明,贮存于3种环境中的试样表面的-OH基团随着放置时间的延长几乎消失,-C-O和C=O基团也逐渐减少,处于真空和低温环境中的试样表面残留的极性基团较空气中的试样多。胶接强度测试结果表明,随着放置时间的延长,放置在3种环境中的试样表面粘接强度逐渐降低,其中放置于空气(室温)中的试样的粘接强度降低的幅度最大。等离子体处理尽管存在时效性,但贮存30d的试样的胶接性能仍优于未处理的试样。     

氮气射流等离子体处理时间对PE-WPC表面性质的影响

为解决聚乙烯木塑复合材料制品之间的连接问题,采用氮气射流等离子体放电技术对复合材料表面进行处理,以改善其胶接性能。利用胶接强度测试、接触角测试以及表面红外分析和X-射线光电子能谱分析等手段对材料表面特性进行表征分析,研究氮气射流等离子体处理时间对聚乙烯木塑复合材料表面性质的影响。结果表明:经氮气射流等离子体处理,在材料表面产生大量含氧、含氮极性基团,表面接触角降低,N、O元素的相对含量增加,材料的润湿性能和胶接强度显著改善;且通过调整氮气射流等离子体处理时间,发现材料表面性能随处理时间的延长呈周期性的变化。表面性质的周期性变化主要源于氮气射流等离子体的物理刻蚀作用。     

等离子体放电气氛对WPC协同表面处理效果的影响

采用打磨、偶联剂涂覆与射流等离子体放电的协同处理方法对聚乙烯木塑复合材料(PE-WPC)进行表面处理,以改善其胶接性能。利用胶接强度测试、接触角测试、红外光谱分析和X-射线光电子能谱分析等方法研究了氮气、氧气、空气三种等离子体放电气氛对WPC协同表面处理效果的影响。结果表明:不同等离子体放电气氛的协同处理,都能在材料表面引入大量含氮、含氧和含硅的极性基团,改善其胶接性能。不同的等离子体放电气氛对材料表面协同处理效果的影响不同,氧气气氛对材料表面的氧化刻蚀作用较为明显,能引入更多的硅氧官能团;而氮气气氛对材料表面的化学改性较为突出,在材料表面引入更多的含氮和含氧基团,改善材料表面的润湿性能和胶接性能。实际胶接时可以针对不同的处理气氛匹配不同的胶黏剂以获得更好的胶接性能。     

表面处理对聚乙烯粘接性能的影响

为了提高聚乙烯板材的粘接性能,分别用火焰和空气等离子体处理方法对聚乙烯板材试样表面进行处理,根据拉伸剪切强度确定最佳处理工艺。采用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、能谱仪、接触角检测等手段分析试样表面处理前后的化学组成、形貌、润湿性。结果表明,火焰处理最佳工艺条件:试样未打磨,处理距离1cm,处理速率0.625cm/s;空气等离子体处理最佳工艺条件:试样未打磨,放电功率500W,气体压力0.06MPa,放电气体为空气,处理距离1.5cm,处理时间4s。表面处理能够去除试样表面的弱边界层,引入含氧极性基团羟基和羧基,提高表面化学活性。经过火焰或空气等离子体处理的试样表面接触角分别降低为91.04°和22.43°,润湿性能得到改善。两种表面处理方法都能够明显提高试样的粘接性能。其中天山1956胶粘剂粘接火焰处理的未打磨试样,其拉伸剪切强度最大可达到4.063MPa,破坏方式为粘附破坏。     

射流等离子体放电气氛对木塑复合材料表面性质的影响

利用空气、氮气、氧气3种不同气氛的射流等离子体放电对聚乙烯木塑复合材料（PE-WPC）表面进行处理以改善其胶接性能，其中空气、氮气、氧气气氛处理后的试样分别记为PE-WPC-A、PE-WPC-N和PE-WPC-O。通过对剪切强度、表面接触角、表面形貌、表面官能团以及表面元素含量的测试与表征，研究了不同气氛射流等离子体处理对PE-WPC表面物理化学性质的影响。研究结果表明：射流等离子体处理可以通过改变PE-WPC的表面性质，进而大幅度提高材料的胶接剪切强度，由未处理样品的0.62 MPa提高到处理后试样的11.32~13.79 MPa。对于胶接性能来说，不同气氛的射流等离子体处理效果差别不大；而对于处理后材料表面的微观结构，不同气氛射流等离子体的处理效果存在差别，氮气气氛处理以表面化学改性为主，在材料表面引入更多的含氮基团；氧气气氛处理以表面氧化刻蚀为主，在材料表面引入更多含氧基团；空气气氛处理则是以上2种作用的综合体现。     

水对液相氧化处理聚乙烯木塑复合材胶接性能的影响

采用液相氧化方法对木粉/聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。研究了氧化处理后木塑复合材料胶接接头的耐水性,并利用接触角测试、SEM、FT-IR等分析手段,探讨了木塑复合材料胶接接头在水环境下的老化失效原因。结果表明,未处理的聚乙烯木塑复合材料难以胶接,经过液相氧化处理后,不但可以提高聚乙烯木塑复合材料的胶接强度,还可改善木塑复合材料胶接接头的耐水性。在水的作用下,液相氧化处理聚乙烯木塑复合材的表面结构会发生改变,复合材料中木质纤维的吸水膨胀也会导致材料表面出现裂纹,致使胶接接头失效。     

多异氰酸酯表面处理对木塑复合材胶接耐水性的影响

采用多异氰酸酯对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。利用胶接强度和接触角测试以及SEM、FTIR、XPS等分析方法研究了表面处理对木塑复合材料胶接接头耐水性能的影响。试验结果表明,经打磨并采用多异氰酸酯表面处理后,复合材料的胶接强度和耐水性明显提高。水浸环境下,短期内异氰酸酯处理的木塑复合材料表面变化不大;长期水浸下复合材料的表面逐渐出现微裂纹,表面性质发生改变,胶接强度下降。聚乙烯木塑复合材料中木质纤维的吸水膨胀,是造成水环境下胶接强度下降的主要原因。     

多异氰酸酯涂覆处理对聚乙烯木塑复合材胶接接头耐水性能的影响

采用多异氰酸酯对聚乙烯木塑复合材料进行表面涂覆处理以改善其胶接性能。利用接触角测试、表面形貌观测以及胶接强度和吸水量测试研究了涂覆表面处理对聚乙烯木塑复合材料胶接接头耐水性能的影响。结果表明,涂覆处理后复合材料的胶接强度和接头耐水性明显提高。水浸后聚乙烯木塑复合材料的表面性质发生了改变,随着水浸时间的延长,表面粗糙度增加,表面接触角下降。长时间水浸下胶接接头的吸水量增加,胶接强度下降。水环境下聚乙烯木塑复合材料中木质纤维的吸水膨胀是造成胶接性能下降的主要原因。     

偶联剂与等离子体协同表面处理对聚乙烯木塑复合材胶接性能的影响

采用硅烷偶联剂涂覆与等离子体协同处理的方法,对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。研究了硅烷偶联剂浓度、等离子体处理时间、等离子体喷头距试件的处理距离对胶接强度的影响,优化了协同处理工艺。利用接触角测试、红外光谱分析研究了协同表面处理前后材料的表面性质变化,并对胶接接头的耐水性能进行了测试。结果表明:利用偶联剂涂覆和等离子体的协同处理,可以既提高胶接强度,又改善胶接接头的耐水性能。协同处理受偶联剂涂覆和等离子体处理的工艺因素影响较大,选取的优选处理工艺为偶联剂浓度为5%、等离子体处理时间为30s、处理距离为30mm。     

激光处理对CFRP与铝胶接性能的研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。但CFRP表面惰性高,使得CFRP与其他异质材料复合时的胶接强度低,不能满足使用。采用激光(光纤激光器)对CFRP进行表面处理后,再与铝进行胶接测试。利用SEM、接触角测试和光学轮廓仪测试对不同脉宽的激光处理后的CFRP表面形貌、表面能、表面粗糙度进行研究。结果表明,随脉宽增加,处理后的CFRP表面树脂残留量减少,表面粗糙度增加,表面自由能也相应增加。对比激光处理与机械打磨两种方式与铝的胶接性能发现,激光处理的CFRP与铝的胶接强度比未处理提高了1.95倍,比打磨处理提高了1.02倍。对其胶接断面进行分析可知,激光处理试样的断裂模式主要为纤维撕裂破坏。     

常压等离子体改善高性能纤维粘结性的研究

以氦气为载气,氧气为反应气体,对高强度聚乙烯和Twaron 1000芳纶两种高性能纤维进行常压等离子体处理,来改善纤维的粘结性能;采用单纤维抽拔实验测定等离子体处理前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切力;利用原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析等离子体处理前后纤维表面形态和化学成分的变化。结果表明:高强度聚乙烯纤维和芳纶经常压等离子体处理后,纤维表面粗糙度增加,纤维表面碳元素含量下降,羟基、羧基等含氧或氮的极性基团增加,纤维粘结性能得到提高,但其强度无明显变化。     

苯并噁嗪树脂基复合材料的制备及性能表征

本文采用氧等离子体对碳纤维表面进行活化,后用偶联剂接枝的方法对碳纤维表面进行处理。按照GB3357-82和GB3356-82,对复合材料层间剪切强度和弯曲强度进行测试并研究等离子体处理及偶联剂接枝对碳纤维/苯并噁嗪(Polybenzoxazine,PBOZ)复合材料界面粘接性的影响。通过XPS,SEM对碳纤维表面及复合材料断裂面形貌进行测试,分析界面粘接机制。研究表明,氧等离子体处理使碳纤维表面粗糙度和活性含氧基团含量增加,增加了纤维与树脂之间的粘接性;氧等离子体处理后再进行偶联剂接枝,碳纤维表面的含氧官能团增加,浸润性得到改善,提高了碳纤维/PBOZ复合材料界面粘接性能。     

冷等离子体处理对木材胶接性能的影响

为了进一步提高木材的胶接性能,采用冷等离子体处理法对木材表面进行处理,并对处理前后木材表面的化学组成、胶接性能等进行了测定。结果表明:经N2冷等离子体处理后,木材表面的氧/碳原子浓度比增加,产生了大量含氧官能团或过氧化物,同时引入了N元素,推测有-NH2生成;经冷等离子体处理后,木材的最大胶接强度提高了20%左右;胶接强度的增幅与处理气体的类型有关,在其它条件保持不变的情况下,各种气体的表面处理效果依次为氧气氨气氮气氩气。     

复合材料胶接表面的等离子处理技术

介绍了等离子的定义,简要描述了等离子处理技术的原理及其在纤维表面改性的应用,综述了近年来国内外等离子处理技术在处理复合材料待胶接表面的研究进展,阐述了等离子处理技术在处理过程中需要重点考虑的几个关键因素,如功率、时间、气体种类和气压等,同时阐述了表征处理结果的方法,如平均表面粗糙度、接触角(水),以及胶接完成后的剪切强度、破坏模式。最后,指出国内开展等离子体处理复合材料胶接表面研究存在的问题。     

空气等离子体处理对涤纶非织造布表面亲水性的影响

采用空气等离子体技术对涤纶非织造布表面进行了处理,利用扫描电子显微镜和光电子能谱仪分别考察了处理前后涤纶非织造布表面形态和化学成分的变化,分析了处理时间对非织造布的亲水性及其时效性以及力学性能的影响。结果表明:随着空气等离子体处理时间的增加,涤纶非织造布的表面粗糙程度增加;在处理时间前90 s内,涤纶非织造布的静态水接触角由未处理时的114.3°下降到33.2°,90~150 s接触角趋于稳定;经等离子体处理的试样表面含碳量下降,含氧和含氮基团增加,其亲水性存在明显的时效性,适当延长处理时间可以在一定程度上抑制试样亲水性的老化效应;随着处理时间的确加,涤纶非织造布的纵向和横向断裂强力缓慢下降,但不影响其主体的力学性能。     

几种机械表面处理方法对6013铝合金接头胶接性能的影响

采用砂纸打磨、湿喷砂、纳米化等3种机械处理方法对6013铝合金表面进行处理,测试其粘接剪切强度,并与P2化学表面处理方法的结果进行对比。利用SEM、AFM、接触角测量仪等技术对铝合金表面处理前后的表面微观结构、微观粗糙度、润湿性等特性进行了研究。结果表明,不同的表面处理方法对铝合金接头的胶接性能影响不同。湿喷砂和砂纸打磨方法处理后铝合金接头的胶接性能与P2化学法表处的效果接近。纳米化方法不利于铝合金胶接性能的提高。微观粗糙度对铝合金的粘接性能具有重要影响,粗糙度越大,铝板胶接性能越好。润湿性不是影响胶接性能的关键因素。