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。     

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°。     

低温等离子体改性芳纶1414的研究

对芳纶1414进行低温等离子体表面改性以改善其构成复合材料时的界面黏结性能。设计正交试验,得到低温等离子体处理芳纶1414的最佳条件为放电功率100 W,处理时间300 s,放电压强20 Pa。采用电子单纤维强力机、纤维摩擦因数测定仪、纤维接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的芳纶1414进行性能表征。结果表明:经过低温等离子体改性的芳纶1414的断裂强力较原样下降了6.3%,静摩擦因数上升了15.7%,表面接触角减小了36.8%,纤维表面出现微小均匀的凹槽,增大了比表面积,引入了自由基团,增大了表面反应活性,从而改善了与树脂基体复合时的黏结强度。     

空气介质阻挡放电等离子体对国产芳纶ⅢA表面改性的研究

采用空气介质阻挡放电等离子体对国产芳纶ⅢA进行表面处理,优化了其处理工艺。用SEM、XPS等方法研究了处理前后纤维表面形态和化学状态的变化,通过短梁剪切试验评价了芳纶ⅢA/环氧复合材料的抗层间剪切强度。结果表明:经空气等离子体处理后芳纶ⅢA表面粗糙度增加,极性增强,纤维力学性能无明显变化,芳纶ⅢA/环氧复合材料的抗层间剪切强度提高了18%。     

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。     

空气等离子体处理芳纶纤维及其与天然橡胶/乳聚丁苯橡胶的黏合性能

考察了空气等离子体处理对芳纶纤维表面结构形态的影响,研究了空气等离子体和间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶处理芳纶纤维与天然橡胶(NR)/乳聚丁苯橡胶(ESBR)的黏合性能,并对经处理的芳纶纤维与NR/ESBR体系的界面层作了动态力学分析。结果表明,芳纶纤维经空气等离子体处理后,表面粗糙度增大,表面积增加,结晶度减小,但处理功率过大、处理时间过长时,芳纶纤维的表面又变得比较光滑、结晶度又呈增大趋势。随着等离子体处理时间的延长,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能增强,但处理时间过长时,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能下降;等离子体处理芳纶纤维经RFL进一步浸胶处理后,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能大幅度提高。芳纶纤维与NR/ESBR的界面存在介于高模量芳纶纤维和低模量橡胶之间的过渡层。     

两种对位芳纶纤维本体性能的对比研究

采用SEM、AFM和红外光谱对F-12芳纶纤维和国产芳纶Ⅲ纤维表面微观形态以及纤维化学结构进行了测试分析;通过芳纶复丝性能测试考核了两种纤维本体的力学性能。结果表明:两种芳纶纤维结构和化学成分相似,都具有"皮-芯"结构,表面具有较多的微观缺陷,且F-12芳纶纤维表面比国产芳纶Ⅲ纤维表面粗糙;两种芳纶纤维都是全芳香族聚酰胺结构;F-12芳纶复丝拉伸强度和断裂伸长率比国产芳纶Ⅲ纤维分别高出33.6%和62.5%但,拉伸弹性模量比国产芳纶Ⅲ纤维低11.9%。     

氨气等离子体接枝环氧涂层改性芳纶Ⅲ表面

采用氨气等离子体接枝环氧涂层工艺对芳纶Ⅲ进行表面改性,采用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜等对改性前后纤维表面的化学组成、形貌、粗糙度、浸润性能进行了研究。结果表明:经氨气等离子体接枝环氧涂层处理后,环氧树脂涂层能够以化学键形式接枝到芳纶Ⅲ表面,同时纤维表面的粗糙度有了明显的增加,浸润性得到显著的改善。     

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。     

芳纶Ⅲ表面接枝改性的研究

为改进芳纶Ⅲ增强树脂复合材料的层间剪切性能,采用1,6-己二异氰酸酯(HDI)对芳纶Ⅲ进行表面接枝改性处理;通过正交实验方法讨论了不同处理条件对芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度的影响;并对改性前后纤维的表面结构形貌及浸润性能进行表征。结果表明:最佳的接枝改性条件为HDI与催化剂质量比100∶1,反应时间24 h,反应温度20℃;芳纶Ⅲ经表面接枝处理后,纤维表面出现凸棱与凹槽,且接枝了活泼的—NH2基团,纤维与环氧树脂的接触角由处理前的73.6°减小至45.2°,芳纶Ⅲ对树脂的浸润性提高,从而提高其复合材料的层间剪切强度。     

常压等离子体改善合成纤维吸湿性的研究

用氦气作为等离子体的气体源、对涤纶、锦纶6、高强度聚乙烯纤维,Twaron 1000芳纶4种合成纤维进行常压等离子体处理,改善纤维的吸湿性能。结果表明:常压等离子体处理,对涤纶和锦纶6的表面有一定的刻蚀作用,但对高强度聚乙烯纤维、Twaron 1000芳纶的表面没有明显影响;经常压等离子体处理后,合成纤维表面氧、氮有所增加,吸湿性能得到提高,强度没有显著变化。     

冷等离子体处理芳纶帘线的表面结构形态及其与橡胶粘合性能的研究

本文研究了芳纶帘线的冷等离子体处理对其表面结构形态和粘合性能的影响。芳纶纤维经空气等离子体处理后,SEM分析显示纤维表面粗糙度增加,可在一定程度上提高其与橡胶的粘合性能;但结合浸胶处理后,其与橡胶的粘合性能显著提高,较未处理提高227%以上,较空气等离子体处理与胶料直接粘合提高95%以上,较工业二浴法制备的浸胶芳纶帘线提高48%以上。该法工艺简单,对环境友好,有良好的工业化应用前景。     

芳纶纤维等离子体接枝改性处理研究

采用等离子体接枝对芳纶纤维表面进行改性处理,采用XPS、浸润性、界面剪切强度对等离子体接枝处理前后的表面组成、复合材料界面粘接性能等进行了研究,结果表明:等离子体接枝处理可以有效地提高芳纶纤维表面的极性官能团,增加与基体树脂-环氧树脂的浸润性,进而提高芳纶/环氧复合材料的界面粘接强度.     

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。     

低温等离子体处理对芳纶/环氧界面性能的影响

在采用低温等离子体对芳纶纤维进行表面处理后，用扫描电镜观察处理前后的纤维表面，测试了纤维的拉伸性能，并用单纤维抽拔法对芳纶纤维／环氧树脂的界面性能做了定量的表征。实验结果表明：经低温等离子体处理后，芳纶纤维表面变得粗糙，拉伸强度随处理时间延长而下降，纤维初始模量和断裂伸长率略有下降，而芳纶／环氧界面的粘结强度有所提高。     

有机特种纤维介绍(一)

对有机特种纤维中的芳纶1313、芳纶1414、TechnoraR纤维、杂环共聚芳纶Ⅲ的结构与性能、发展情况、制备方法以及主要应用领域进行了简要介绍。最后简要总结了芳纶的发展过程,分析了其产品改进方法,指出芳纶的发展前景将会越来越好。     

典型高性能芳纶及其复合材料性能研究

对Kevlar-49、Armos和国产芳纶Ⅲ高性能芳纶进行力学性能和复合材料界面性能分析,并结合纤维表面形貌分析探讨了这几种芳纶及其复合材料的性能以及影响因素。结果表明,在对位芳纶高分子链上引入杂环结构,可以极大的提高芳纶的力学性能,从而提高其复合材料性能;同时芳纶表面形貌也对其复合材料性能造成影响。     

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。     

等离子体技术对高性能有机纤维表面改性的研究

本文简要介绍了几种高性能有机纤维(芳纶、PBO、UHMWPE、PPS等)的性能及其应用,并阐述了低温等离子体技术对这些纤维表面性能的改性研究情况,发现等离子体处理可以对纤维表面产生物理刻蚀和化学改性作用,不仅能显著增加纤维的表面粗糙度,还能在纤维表面引入一些极性基团,降低纤维的表面能,从而提高了纤维与树脂基体的粘结性能;同时,等离子体技术操作简单,对环境污染少,因而是一种很有效的环境友好型改性技术,很适合运用在高性能有机纤维表面改性领域.