采用介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體技術(shù)改性對(duì)位芳綸表面.pdf

1、對(duì)位芳綸是一種具有高結(jié)晶度和高取向度的鏈狀高分子材料。由于它具有低密度，高強(qiáng)度，出色的熱穩(wěn)定性能，抗化學(xué)腐蝕和抗沖擊性能，因而被作為增強(qiáng)材料廣泛應(yīng)用于航空航天和船舶制造等領(lǐng)域。由于其表面光滑且化學(xué)惰性，纖維表面和樹(shù)脂基體的粘結(jié)性能非常有限，親水性能很差，這也限制了其在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對(duì)位芳綸的表面改性成為了必須。本論文著重探究了介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體技術(shù)對(duì)對(duì)位芳綸表面的改性。實(shí)驗(yàn)采用了氬氣、氬氣/氧氣、氬氣/氮?dú)狻⒑?氧氣

2、等多種氣氛，探究了處理功率，處理時(shí)間，氣氛流量對(duì)芳綸表面改性的影響。此外，還初步研究了介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)的時(shí)間效應(yīng)。
　　 論文第一章為綜述部分，第二至第五章為實(shí)驗(yàn)主體部分。其中第一章主要綜述了介質(zhì)阻擋放電應(yīng)用于芳綸表面改性研究的最新進(jìn)展，介紹了介質(zhì)阻擋放電的機(jī)理、特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)主要的介質(zhì)阻擋放電等離子體的設(shè)備。此外，論文還介質(zhì)阻擋放電對(duì)芳綸表面性能的改善，諸如親水性能和粘結(jié)性能。
　　 論文第二章主要研究了氬氣等離

3、子體介質(zhì)阻擋放電處理對(duì)位芳綸表面對(duì)纖維表面粘結(jié)性能和親水性能的影響，實(shí)驗(yàn)主要集中于探究三參量，包括處理功率，處理時(shí)間以及氬氣的流量，從而得到最優(yōu)工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)處理工藝參數(shù)為300W，60s，2L·min-1時(shí)，芳綸表面的界面剪切強(qiáng)度(IFSS)提高了28％，取得最佳值。除此之外，經(jīng)過(guò)氬等離子體處理后，芳綸表面的極性元素含量、極性官能團(tuán)含量和表面粗糙程度都明顯增加，從而纖維表面親水性能和接觸角都有所提高。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明過(guò)高的

4、功率，過(guò)長(zhǎng)的處理時(shí)間和過(guò)大的氬氣流量都會(huì)過(guò)度破壞纖維表面從而削弱表面改性的效果。
　　 論文第三章主要探究了不同氣氛介質(zhì)阻擋等離子體放電對(duì)芳綸表面改性的探究。在Ar，Ar/O2，Ar/N2等不同氣氛介質(zhì)阻擋等離子體的處理下，探究芳綸表面所產(chǎn)生的不同作用效果機(jī)理，同時(shí)考察了O2和N2的流量對(duì)芳綸表面作用效果的影響。采用了微脫膠法、接觸角測(cè)試、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)以及原子力顯微鏡(AFM)分別對(duì)處理后的芳綸纖維表面黏結(jié)性能、親

5、水性能、表面元素和官能團(tuán)的變化以及表面粗糙程度的變化進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:對(duì)纖維表面的改性是由刻蝕作用還是活性基團(tuán)占主導(dǎo)，和放電氣體的種類(lèi)密切相關(guān)，而通入氣體的含量也會(huì)影響表面改性的處理效果。
　　 論文第四章初步研究了介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)的時(shí)間效應(yīng)，芳綸經(jīng)過(guò)純Ar，Ar/O2，Ar/N2處理后，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，芳綸表面的粘結(jié)性能，親水性能均會(huì)有所下降，而且在純Ar處理后表面性能下降最為明顯。芳綸表面的極性元素和極性官能

6、團(tuán)含量放置4周后，會(huì)有所減少，但是無(wú)論Ar，Ar/O2，Ar/N2等離子體處理后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)具有趨同性。比較純Ar，Ar/O2，Ar/N2三種氣氛對(duì)芳綸表面改性時(shí)間效應(yīng)的影響，在純Ar中加入第二種氣體，無(wú)論是O2或者是N2，均會(huì)對(duì)抵抗時(shí)間效應(yīng)有一定的幫助，而當(dāng)?shù)诙夥諡镹2時(shí)，效果更加明顯。
　　 論文第五章探究了氦氣/氧氣對(duì)對(duì)位芳綸表面改性，相比于氬氣，氦氣熱系數(shù)大，在同樣的電流和電壓下，氦氣產(chǎn)生的溫度高，發(fā)熱大而且集中，