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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

打磨对木粉/聚乙烯复合材料射流等离子体表面处理时效性的影响

采用空气气氛的射流等离子体对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理,以改善胶接性能。利用接触角和胶接强度测试以及红外光谱和X-射线光电子能谱分析等方法,研究了表面打磨对复合材料等离子体表面处理时效性的影响。研究结果表明,直接等离子体处理以及打磨后再等离子体处理都可以明显提高复合材料的胶接强度,相比之下,打磨后再等离子体处理可以在复合材料表面形成更多的含氧极性基团,有利于胶接性能的改善。木粉/聚乙烯复合材料的等离子体表面处理存在一定的时效性,与直接等离子体处理的复合材料相比,随着处理试样放置时间的延长,先打磨再等离子体处理的复合材料表面接触角、含氧极性基团以及胶接强度的变化幅度更小,表现出更小的处理时效性。尽管存在处理时效性,但等离子体处理后的胶接强度仍远好于未处理的试样。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

等离子体表面处理对木塑复合材料涂饰性能的影响

为改善聚丙烯基木塑复合材料表面与涂料之间的附着效果,利用等离子体处理技术,对其表面进行处理。采用接触角测试、傅立叶变换红外光谱分析(FTIR)以及X射线光电子能谱分析(XPS)对处理前后复合材料表面的性能变化进行了分析,同时采用自动附着力测试仪对等离子体处理后复合材料表面与丙烯酸聚氨酯水性漆的附着效果进行了测试。研究结果表明,经等离子体处理后,聚丙烯基木塑复合材料的表面接触角减小,表面润湿性得到改善,表面有-OH、-C=O和-O-C=O等新官能团生成;XPS分析表明,经等离子体处理后,材料表面氧含量增加。漆膜附着力测试表明,等离子体处理后材料表面与丙烯酸聚氨酯水性漆的漆膜附着力有显著提高。     

木塑复合材料的胶接技术研究进展

介绍了木塑复合材料的概念与特点,提出了木塑复合材料胶接技术所面临的主要问题,综述了国内外改善木塑复合材料胶接性能的研究现状,总结了胶种优选、表面处理等改善木塑复合材料胶接性能的措施,简述了预测木塑复合材料胶接强度的无损检测手段,展望了木塑复合材料胶接技术研究的发展方向。     

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。     

等离子体处理对航空复合材料胶接性能的影响研究

本文探讨了等离子体处理对航空用高温固化环氧复合材料的表面状态及胶接性能的影响。利用光学照相、静态接触角及红外测温等方式初步考察了表面处理过程中复合材料表面状态的变化情况,揭示了复合材料表面的强烈相互作用行为以及随之产生的物理化学特征;进一步对经不同等离子参数处理的复合材料胶接试验件进行I型层间断裂韧性测试。结果表明,G_IC性能可优化到834J/m²,相比于空白试样提升约22%,揭示了等离子体对提升复合材料胶接面结合力的正向作用。     

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。     

激光处理对民机复合材料胶接维修母体表面自由能的影响研究

胶接维修是民机碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)结构的重要维修方式。基于界面结合理论角度,复合材料维修母体表面的微观结构、物理、化学特征将直接影响胶接界面结合强度及维修效果。论文采用激光技术对母体表面进行预处理,主要探讨激光处理前后母体表面接触角与表面自由能的变化规律,并基于静电吸附理论分析表面自由能变化对界面结合强度及胶接维修效果的影响。结果表明,激光处理后母体表面质量更为稳定可靠,表面接触角明显下降,而表面自由能增加,有效改善了维修母体的表面活性,以利于胶接维修界面强度及维修效果。     

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。     

贮存环境对PE-WPC等离子体处理时效性的影响(Ⅱ)——表面元素分析

利用等离子体处理技术对PE-WPC进行表面处理以改善其胶接性能,将处理后的木塑复合材料分别贮存在真空(室温)、空气(室温)和空气(低温)环境中,利用XPS分析手段,研究了等离子体处理PE-WPC表面元素的变化,以此表征贮存环境对等离子体处理表面时效性的影响。结果表明,随着放置时间的延长,贮存于真空、空气(室温)和低温环境中的等离子体处理PE-WPC表面的C元素相对含量均增加,O元素则相反,O/C值降低。与空气(室温)环境相比,真空和低温环境下等离子体处理PE-WPC表面O/C值降低的幅度减缓。