超高分子量聚乙烯纤维的等离子体表面处理

本文采用低温等离子体对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理,以改善其与环氧树脂的粘接性能,为进一步研制高性能轻型复合材料提供科学依据。实验结果表明处理后的纤维表面能大大提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维;纤维与环氧树脂间粘接强度可提高近5—10倍。本文进一步分析了粘接性能改善的原因,并对粘接强度做出贡献的各种作用进行了综合的定量分析。     

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。      

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。     

LiCl处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

为提高芳纶纤维与复合材料基体间的界面强度,首先,使用LiCl乙醇溶液处理芳纶纤维一定时间;然后,对LiCl处理芳纶纤维表面的化学组成、微观形貌、单丝拉伸强度及芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析。结果表明:使用LiCl乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面的含氮官能团含量增加;处理后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,进而改善了芳纶纤维与环氧树脂基体的界面粘接性能,使芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度由处理前的21.75 MPa提升到37.98 MPa;最佳处理时间为3~4 h,而处理时间过长会导致芳纶纤维的单丝拉伸强度及复合材料的层间剪切强度下降。所得结论证实使用LiCl处理芳纶纤维是一种有效的表面改性方法。      

超声作用对芳纶纤维表面性质的影响

芳纶纤维表面性质是影响其复合材料界面粘接性能的重要因素。本文作者采用超声技术对芳纶纤维表面进行改性处理,研究了超声作用下,芳纶纤维表面化学组成和表面结构的变化。结果表明:超声处理后,纤维表面极性官能团含量增加,比表面积加大,从而改善了芳纶纤维和环氧树脂之间的浸润性。     

石墨纤维阳极氧化表面处理的研究

本文研究了PAN基石墨纤维在四种铵盐电解液中阳极氧化表面处理的工艺条件.用SEM和XPS技术分析了处理前后纤维表面形态的变化,通过复合材料的层间剪切强度(ILSS)对表面处理前后石墨纤维与环氧树脂之间界面粘结强度的改善进行了评价.     

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面处理对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面性能的影响机制

从工程化应用角度研究了常压空气等离子体改性对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维/环氧树脂复合材料界面性能的调节机制,主要分析了不同处理时间对UHMWPE纤维表面状态变化的影响,及其对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面黏结性能的影响规律。采用SEM及纤维吸水测试研究了等离子体处理对UHMWPE纤维表面物理形貌及纤维表面浸润性能的影响,分别以拉伸和弯曲的方式,通过纤维表面脱黏力及层合板层间剪切强度对UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面黏结性能进行表征。结果表明,仅经过4 s的空气等离子体处理之后,UHMWPE纤维表面脱黏力的提高幅度为84.0%,UHMWPE/环氧树脂复合材料层合板的层间剪切强度由未处理的7.01 MPa提高至15.81 MPa,增幅高达125.5%。研究发现,通过常压空气等离子体处理改变了UHMWPE纤维的表面状态,可以显著高效地调节UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面性能,为扩大该材料的后续工程化应用提供了理论基础。      

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能

为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料.采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制.结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面;玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%.     

芳纶纤维的磷酸表面处理及其树脂基复合材料界面性能

采取不同浓度的磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理, 并对不同处理条件下芳纶纤维的单丝强度、表面性质及其环氧树脂复合材料的界面性能进行了分析和测试。结果表明: 20 wt %磷酸溶液处理的芳纶纤维, 纤维表面含氧官能团含量最高; 继续提高磷酸溶液的浓度, 含氧官能团含量下降, 纤维表面趋于平整, 单丝强度上升。用20 wt %磷酸溶液处理芳纶纤维, 纤维/ 环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa , 界面剪切强度提高18 % , 是一种简单有效的表面处理方法。纤维表面粗糙度和纤维表面含氧官能团的数量是影响芳纶纤维/ 环氧树脂复合材料界面结合性能的关键因素。      

CaCl1和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析.结果表明,采用CaCl2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12％;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优.     

高密度聚乙烯纤维表面活化及其与环氧复合材料的界面

采用铬酸氧化法处理聚乙烯纤维（ＨＤＰＥ）表面，并用ＳＥＭ和ＸＰＳ观察．结果表明，纤维表面活性提高，ＨＤＰＥ纤维／环氧树脂基复合材料界面粘接状况得以改善．界面粘接性能改善的主要原因可能是表面处理引入的多种含氧基团与环氧树脂分子中的环氧基团形成化学键力．     

气相处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

本文对气相表面处理碳纤维的新工艺进行了系统研究。处理后的碳纤维强度、模量不下降,且其表面能、表面化学官能团含量明显增加;表面微晶结构变小,与环氧树脂复合后,层间剪切强度(LLSS)提高47%左右。本文还对复合材料断口的形态结构进行了分析,说明这种表面处理方法能有效改善碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)的界面粘结。     

硅溶胶改性处理对碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的影响

用溶胶-凝胶法制备硅溶胶对碳纤维进行表面改性,观测了环氧树脂液滴在单向排列碳纤维集束表面的铺展过程;以环氧树脂为基体制备单向排列的碳纤维/环氧树脂复合材料,研究了硅溶胶改性处理碳纤维对其拉伸性能的影响。结果表明:碳纤维经过硅溶胶改性处理后,Si—o—Si,-NH₂等极性官能团的引入改善了环氧树脂对其的浸润性能,从而改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结性能,使碳纤维/环氧树脂复合材料的横向拉伸强度显著改善,但纵向拉伸强度影响不大;与未经过表面处理的复合材料相比,经过硅溶胶改性处理的碳纤维/环氧树脂复合材料其横向拉伸强度提高了62.74%;与用硝酸处理的碳纤维制备的复合材料相比,用硝酸处理后再用硅溶胶处理的碳纤维所制备的复合材料,其横向拉伸强度提高了35.27%。     

UHMWPE 纤维表面处理及其复合材料性能

对超高分子量聚乙烯(U HMWPE) 纤维进行了铬酸液相氧化和上胶剂表面涂覆的复合表面处理, 并对U HMWPE 纤维表面处理前后与几种不同结构的环氧树脂基体制备的复合材料进行界面性能研究。结果表明: 树脂种类对复合材料界面性能略有影响, 但层间剪切强度都较低。对纤维进行单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能, 但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低; 而液相氧化2涂覆的复合处理则具有协同效应, 在不降低纤维强度的同时大幅度提高复合材料的层间剪切强度, 是一种有效的表面处理方法。      

低能离子束表面改性对聚碳酸酯(PC)粘接性能的影响

利用氩氧混合低能离子束对双酚A型聚碳酸酯(PC)透明材料进行表面改性,并用自制丙烯酸酯胶黏剂表征了改性前后的粘接性能.结果表明:改性后的PC与丙烯酸酯胶黏剂的压剪强度得到了明显的改善.经分析,粘接性能的改善是由于低能离子束表面改性后的PC表面润湿性能的改善、表面活性的提高、表面弱电层的剥蚀和表面微交联层的生成引起的.     

聚丙烯(PP)纤维表面改性及其在混凝土中的应用

混凝土中加入纤维可以大大增强混凝土的强度,其中聚丙烯纤维增强混凝土复合材料以其优异的性能正得到越来越广泛的应用,研究发现聚丙烯纤维的表面微观结构及其与水泥界面之间粘接力的强弱是影响复合材料性能的重要因素.综述了近年来聚丙烯纤维的表面改性及其在混凝土中的应用.     

钠-萘溶液处理对Parylene C膜性能的影响

化学气相沉积制备的Parylene C膜(简称PC膜)表面能低,与其它材料的粘接强度低,钠-萘溶液处理是提高聚合物表面能的常用方法,但需要研究此种处理是否影响PC膜本身的相关性能。考查了钠-萘溶液处理对PC膜性能的影响。结果表明:表面处理使PC膜表面能得到明显提高(水接触角降低),与氟树脂的粘接力明显改善,同时,对PC膜的热稳定性、气体阻隔性、力学性能、透光性能等都没有明显影响。     

超临界二氧化碳对芳纶纤维的表面改性

针对芳纶纤维与树脂基体界面性能差及纤维原纤化的问题,采用超临界二氧化碳分散环氧树脂对芳纶纤维进行表面改性,研究超临界二氧化碳处理对芳纶纤维结构及性能的影响。结果表明超临界二氧化碳改性处理能够提高环氧树脂对芳纶纤维的浸润效果,利用超临界二氧化碳分散环氧树脂对芳纶纤维进行处理,可以在一定程度上提高芳纶纤维的性能并改善芳纶增强树脂基复合材料的界面性能。超临界二氧化碳处理能够提高芳纶纤维表面粗糙度及比表面积,且芳纶纤维性能不受影响。     

高能辐照下环氧树脂对腰形碳纤维的表面改性

利用高能射线共辐照接枝,在环氧树脂/丙酮溶液中对腰形截面碳纤维表面进行了处理.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了纤维的表面及复合材料断口形貌的变化;利用浸润性测试方法分析了纤维表面能的变化;采用X射线光电子能谱(XPS)方法分析了纤维表面化学元素及官能团的组成;通过层间剪切强度(ILSS)表征了纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能.结果表明,处理后碳纤维表面沟槽变深,氧元素和碳元素百分含量比(O/C)提高,表面能极性分量增加,ILSS最大可提高18.3%,达到91.3MPa.     

PBO纤维表面超声化学处理工艺及作用机理

研究了多聚磷酸无水乙醇溶液和超声波附加作用处理聚对苯撑苯并双口恶唑(PBO)纤维表面的工艺。利用扫描电镜和纤维电子强力仪等评价了表面处理后PBO纤维的表面形貌、拉伸强度以及与环氧树脂的界面结合性能等,探讨了PBO纤维超声化学表面作用机理。结果表明,当多聚磷酸与无水乙醇体积比为1∶1、超声设备功率54W、反应时间4min时,PBO纤维的表面处理均匀,与原丝相比,单丝拉伸强度只降低了5.7%,而单丝拔出强度则提高了67.2%。超声波的空化作用导致溶液中多聚磷酸分子分散均匀性提高、羟基自由基含量增加,以及纤维表面粗糙度提高,是PBO纤维表面处理质量改善的主要原因。