介质阻挡放电等离子体处理芳纶的表面性能研究

采用介质阻挡放电(DBD)装置对芳纶1414表面进行改性处理,探讨低温等离子体处理对纤维表面性能的影响。结果表明:经过DBD等离子体处理后,芳纶1414纤维表面粗糙程度加剧,粘结性能和浸润性能有了明显的改善;当DBD等离子体处理功率为200～300 W,时间为60 s,氩气流量为2～3 L/min时,芳纶1414的界面剪切强度从处理前的11.9 MPa上升到14.2 MPa,接触角由处理前的85.0°下降到了60.6°。     

空气等离子体处理芳纶Ⅲ的性能研究

比较了国产芳纶Ⅲ与芳纶1414以及进口Twaron纤维的表面性能;采用空气等离子体处理技术对芳纶Ⅲ的表面进行改性,研究了空气等离子体处理工艺条件以及处理前后芳纶Ⅲ的结构与性能的变化。结果表明:国产芳纶Ⅲ的表面存在不均匀的浅沟槽,比芳纶1414和Twaron纤维表面粗糙,其表面浸润性较差,但却优于芳纶1414和Twaron纤维;空气等离子体处理芳纶Ⅲ的最佳条件为放电功率65 W,空气放电气压2 000 Pa,处理时间11 min,在此条件下处理的芳纶Ⅲ表面接触角由未处理时的55.8°降至41.5°,纤维的浸润性能得到改善,而其力学性能和大分子结构不受影响。     

低温等离子体对国产聚酰亚胺纤维的亲水性改性研究

采用低温等离子体改性技术,对国产聚酰亚胺纤维进行表面改性,从而提高了国产聚酰亚胺纤维的润湿性。对改性后的聚酰亚胺纤维进行表面形貌、表面化学结构、纤维力学性能、纤维静态水接触角以及束纤维芯吸效应的测试与分析,得知低温等离子体改性可以对国产聚酰亚胺纤维的表面进行刻蚀,使光滑的纤维表面出现凹槽,同时可以引入大量的亲水性官能团,提升纤维亲水性。当放电功率为130 W、放电时间为240 s、放电压强为25 Pa时,聚酰亚胺纤维的亲水性得到较大的改善,同时强力损失相对较小。     

氨气等离子体改性处理芳纶Ⅲ表面的研究

以氨气为反应气体,对芳纶Ⅲ进行等离子体表面改性处理,研究了等离子体处理时间和处理功率对纤维表面性能的影响;采用X射线光电子能谱、场发射扫描电镜、接触角和微脱粘实验等测试方法对改性前后纤维表面元素组成、形貌、润湿能力以及界面粘结强度进行表征。结果表明:芳纶Ⅲ经过氨气等离子体改性后,表面含氮极性基团的含量增加,粗糙程度增大,润湿能力得到明显的改善;当氨气等离子体处理时间为15 min,功率为100 W时,芳纶Ⅲ与环氧树脂的界面粘结强度从处理前的12.9 MPa提高到18.2 MPa,与水的接触角由处理前的71.4°下降到46.8°。     

等离子体处理对芳纶性能的影响

芳纶作为增强材料在复合材料中有广泛的应用,其界面性能是影响其复合材料界面粘结性能的重要因素。分别采用H2、空气低温等离子体对芳纶表面进行了处理。研究了等离子体表面改性后芳纶性能的变化。结果表明:经低温等离子体处理后纤维表面张力增大,由46.0mN·m-1增加到63.2mN·m-1;表面极性增强,极性分数由58.0%提高到69.9%,而纤维单丝断裂强度未有明显变化。     

介质阻挡放电在芳纶表面改性中的应用

综述了介质阻挡放电应用于芳纶表面改性研究的最新进展;介绍了介质阻挡放电的机理、特点以及国内主要的介质阻挡放电等离子体的设备;阐述了介质阻挡放电对芳纶亲水性能和粘结性能等表面性能的改善。指出芳纶等离子体表面改性的时间效应限制了其广泛应用,应进一步加强纤维表面等离子体改性的机理研究。     

硅烷偶联剂改性芳纶的性能测试

采用硅烷偶联剂对芳纶进行改性,然后用傅里叶红外光谱仪、单一纤维接触角测试仪和X射线衍射仪对改性前后的芳纶进行测试、观察并分析。结果显示:红外光谱分析表明芳纶的改性发生在纤维的表面,并没有对纤维大分子产生明显破坏;接触角测试表明改性后芳纶的接触角变小,说明KH550硅烷偶联剂可改善芳纶的亲水性;X射线衍射测试表明芳纶结晶度有所下降,可以更好地与树脂黏结。     

低温氨气等离子体对芳纶表面的改性

采用氨气等离子体对芳纶表面进行改性,用X-射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、力学性能测试等手段对改性前后纤维表面的元素组成、形貌及其拉伸强度进行表征,并进一步通过微脱黏方法分析了等离子体处理条件对芳纶/环氧树脂复合材料界面黏结强度的影响。结果表明:芳纶经表面改性后,其表面极性官能团、表面粗糙度均有所增加,同时与环氧树脂基体的界面黏结强度明显增加。     

低温等离子体对连续玄武岩纤维改性研究

针对连续玄武岩纤维表面光滑且呈化学惰性,纤维浸润性差导致与树脂基体复合粘结性较差的缺陷,实验采用低温等离子体法改性处理连续玄武岩纤维。在放电时间3 min,放电压强20 Pa条件下,改变放电功率,观察连续玄武岩纤维表面形貌、力学性能、表面摩擦因数和浸润性的变化。结果表明,随着放电功率的增大,连续玄武岩纤维断裂强度下降、摩擦因数增大和浸润性提高。     

芳纶1414纤维含量对针刺毡性能的影响

研究芳纶1414纤维含量对芳纶针刺毡性能的影响,在相同面密度和相同针刺密度的条件下,生产不同质量比的芳纶1313与芳纶1414针刺毡,测试了不同质量比的芳纶针刺毡的力学性能和阻燃性能。结果表明:随着芳纶1414纤维含量的增加,针刺毡试样的断裂强力、撕破强力及顶破强力先减小后增大,断裂伸长呈振荡式变化,且其各项燃烧性能指标逐步提高。     

Argon low‐temperature plasma modification of chopped aramid fiber and its effect on paper performance of aramid sheets

Chopped aramid fiber was modified by an argon low‐temperature plasma treatment to enhance the interfacial strength of aramid paper. The water contact angle of the aramid fiber and the tensile strength, tearing strength, and evenness of the aramid sheets were investigated under different conditions, and the parameters of the argon low‐temperature plasma modification, like gas pressure, discharge power, and discharge time, were optimized. The chemical structure and surface morphology of the fiber after plasma modification were characterized by X‐ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and scanning electron microscopy. The strengthening mechanism of aramid paper by low‐temperature plasma modification was also studied. It was found that the argon low‐temperature plasma treatment introduced some new polar groups onto the fiber surface and increased the fiber surface wettability and roughness. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45215.     

DBD等离子体改性芳纶表面的动态工艺研究

采用介质阻挡放电(DBD)空气等离子体,选择不同放电强度及处理时间对芳纶表面进行连续动态处理。通过扫描电镜以及光电子能谱仪对处理前后芳纶表面进行表征。结果表明,经DBD等离子体处理后的芳纶表面粗糙度有较大提高,浸润性显著提高,且纤维表面C元素质量分数下降超过5%,0元素质量分数约上升8%;芳纶表面的粗糙度、浸润性及含氧基团含量均随放电强度和处理时间的增加而提高。     

超高相对分子质量聚乙烯纤维的低温等离子体处理

利用低温等离子体技术对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面改性,用单因素试验和正交试验对改性后的UHMWPE纤维的静摩擦因数和断裂强力进行测试与分析,最终确定最优的等离子体改性工艺为压强50 Pa、功率100 W、时间180 s。对处理前后的UHMWPE纤维的毛细效应、表面形貌、红外光谱进行了测试和对比,结果发现:改性后的UHMWPE纤维的吸水性能明显增强,纤维表面变得凹凸不平,粗糙度和比表面积增大,纤维表面起伏数量增多,幅度变大,且出现了新的含氧官能团,有利于提高UHMWPE纤维表面的黏结性。     

芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能,从树脂基体入手,依据相似相容原理和芳纶的结构特点,合成出新型热固性树脂(AFR–T)用作芳纶复合材料的基体,以未经表面处理的芳纶作增强材料,采用热压成型法制备了AFR–T/芳纶纤维复合材料,并通过测定溶度参数、接触角、线膨胀系数、层间剪切强度(ILSS)和横向拉伸强度等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR–T树脂浇注体与芳纶的溶度参数相近,AFR–T树脂溶液在芳纶纸表面的接触角为36.9°,小于环氧树脂(EP)溶液与芳纶纸的接触角(53.2°),说明AFR–T树脂对芳纶的浸润性优于EP;AFR–T/芳纶纤维复合材料的ILSS和横向拉伸强度为73.0 MPa和25.3 MPa,分别比EP/芳纶纤维复合材料提高了25.9%和32.5%,这表明AFR–T树脂与芳纶纤维之间的浸润性和界面粘结性能较好。     

低温等离子体处理对高强聚乙烯纤维表面影响的研究

采用空气低温等离子体处理高强聚乙烯纤维,测试处理前后纤维表面摩擦系数的变化,并采用电子扫描显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对纤维表面形貌进行观察分析。结果发现,空气低温等离子体处理的刻蚀作用会在纤维表面形成致密的＂小坑群＂,使得纤维表面产生剥落、联结,造成纤维表面的粗糙程度有所增加,其处理后的纤维表面静、动摩擦系数有所提高。     

Wetting and adhesion behavior of armos fibers after dielectric barrier discharge plasma treatment

To investigate the influence of atmospheric plasma treatment on aramid fiber wetting and adhesion behavior, an air dielectric barrier discharge (DBD) was applied to the Armos aramid fiber surface at different discharge power densities. Dynamic contact angle analysis indicated that the total surface free energy was increased from 49.6 to 68.3 mJ/m 2 , an increment of 37.7%, whereas the single-fiber tensile strength testing showed that the mechanical properties of the Armos fibers were almost unaffected. With the enhancement of fiber surface wettability, the interlaminar shear strength, which was used to determine the interfacial adhesion in Armos-fiber-reinforced thermoplastic poly(phthalazinone ether sulfone ketone) composites, increased by 17.2% to 71.4 MPa. Scanning electron microscopy photos showed that the predominant failure mode of the composites changed from interface failure to matrix and/or fiber failure after the plasma treatment. Taken together, these results suggest that the air DBD plasma was an effective technique for improving the surface and interfacial performance of the Armos fibers without damaging their bulk properties. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012