水环境下等离子体处理聚乙烯木塑复合材料表面性质的演变

利用等离子体处理技术,对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶接性能.为探究胶接接头在水环境下的耐久失效机制,采用水浸实验,利用FTIR和XPS分析手段,研究了水对等离子体处理后的木塑复合材料表面性质的影响.红外光谱分析结果表明,经等离子体处理后,复合材料表面有-OH,C-O和C-O基团生成;随着水浸时间的延长,材...     

钛合金胶接表面处理研究

钛合金表面处理方法是影响钛合金胶接耐久性的重要因素。本文介绍了各种钛合金胶接表面处理方法及其表面分析技术,评述了各种表面处理方法对胶接耐久性的贡献。以湿热耐久性为考核点的研究结果显示:电化学方法优于化学方法,化学方法优于机械方法。另外,处于研究阶段的等离子体、激光等物理方法因具有较好的耐久性和低污染特性,有望用于钛合金胶接的工业领域。     

磷酸酯偶联剂涂覆对聚乙烯木塑复合材料粘接性能的影响

采用磷酸酯偶联剂对木粉/聚乙烯复合材料进行表面涂覆处理以改善其胶接性能。利用扫描电镜(SEM)、接触角测试、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和胶接强度测试研究了磷酸酯偶联剂对聚乙烯木塑复合材料胶接性能的影响。结果表明,经机械打磨并磷酸酯偶联剂涂覆处理后,复合材料的表面粗糙度增加,表面接触角增大。红外分析表明,复合材料表面-OH基团含量减少、C=C基团含量增加,且有C-O-P基团形成。XPS分析表明,复合材料表面引入了P元素,且表面元素的化学环境发生了改变。经机械打磨并磷酸酯偶联剂涂覆处理后,复合材料的表面引入了C=C,从而提高了丙烯酸酯胶粘剂对聚乙烯木塑复合材料的粘接强度。     

低温等离子体表面改性对CFRP胶接性能的影响

采用低温等离子体处理技术对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)表面进行处理,以氩气(Ar)、N₂和O₂作为等离子体激发气体,通过接触角测量仪、AFM、SEM和XPS等测试分析手段,对CFRP表面的润湿性、粗糙度、微观形貌和化学组分进行表征,并结合拉伸剪切试验测试和失效形貌分析,研究了等离子体气体类型、放电功率P和处理时间t对CFRP表面理化特性和胶接性能的影响。结果表明：Ar、N₂和O₂等离子体处理可以显著改善CFRP胶接性能,当P=800 W,t=20 s时,与未处理相比,CFRP胶接强度分别提高了138%、172%和253%。表面测试分析可知,Ar等离子体处理后,CFRP胶接强度的增加主要是通过提高表面清洁度和增大界面粘接表面积,试样失效模式由界面失效转变为内聚失效为主的混合失效模式。与Ar相比,N₂等离子体处理后,CFRP表面生成了较多-NH₂极性基团,表面活性增加,进一步提高了CFRP和胶粘剂之间界面的结合力。与以上两种气体相比,O₂     

铝合金表面特性对其胶接性能影响的研究进展

不同的表面处理方法会导致铝合金表面的表面理化特性发生改变,从而对铝合金板材与胶黏剂的界面结合强度以及胶接接头的耐腐蚀性能有很大的影响。本文从铝合金表面粗糙度、微观织构、表面氧化层和涂层化学特性等方面入手,对铝合金胶接接头的界面强度和耐腐蚀性能影响的研究现状进行了综述。探讨了铝合金胶接研究发展趋势,并认为铝合金表面理化特性的参数化表征以及表面特性与胶接性能的关系模型建立等方面是今后研究的重要方向。     

等离子体处理聚乙烯表面官能团的研究

利用Ar等离子体射频放电,在不同功率和时间下处理高密聚乙烯(HDPE),通过X光电子能谱(XPS)及化学诱导法进行测定和分析处理后样品表面引入含氧基团的性质.结果表明:Ar等离子体处理后表面存在含氧基团,且随着表面深度不同,氧含量有所变化,在近表面氧含量较高.进一步分析表明:经Ar等离子体处理的高密聚乙烯表面羟基(-OH)和羧基(-COOH)均存在,且表面-COOH的含量大于-OH的含量.     

大气压辉光放电液相沉积装置在表面改性中的应用

用高频高压电源、介质阻挡放电装置及惰性气体氦(He)产生大气压辉光放电等离子体,超声喷嘴喷射雾状液滴直接送入等离子体区域,喷洒在处理物表面上,进行等离子体接枝聚合.应用这套装置对PE纤维进行处理,选择甲基丙烯酸十二氟庚酯DFMA(C11H8F12O2)作为液相单体,对不同处理参数下PE纤维表面的接触角和接枝率变化进行了规律性和原理分析,用IR、SEM和EDS分析了处理前后PE纤维表面的变化.实验结果表明,在PE纤维表面成功引入了疏水性基团,提高了其疏水性.     

氧气等离子体处理对CFRP表面特性及胶接界面力学性能的影响EI北大核心CSCD

为改善碳纤维增强复合材料(CFRP)胶接界面力学性能,采用低温氧气等离子体处理设备对CFRP进行表面处理。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)对CFRP表面润湿性、表面能、表面形貌、表面化学组分等进行表征,通过双悬臂梁实验(DCB)对CFRP胶接界面力学性能进行研究。结果表明:随氧气等离子体处理时间从0 s增加至30 s,表面水接触角从97°降至29°,CFRP表面润湿性达到最佳,极性分量占比显著增多;随处理时间的增加,CFRP表面粗糙度和最大高低差降低,形成较多谷峰分布的纳米级沟壑,基体表面积增大;同时,表面C—O和C■O等含氧极性官能团含量明显增加,C—C/C—H和Si—C官能团含量减少,表面污染物得到有效清除和转化;与未处理相比,经氧气等离子体处理20 s后,CFRP胶接界面最大剥离载荷和Ⅰ型断裂韧度分别提高了1.01倍(62.73 N)和1.92倍(649.21 J/m 2)。研究发现,氧气等离子体处理可以显著改善CFRP表面物理化学特性,有利于CFRP与胶黏剂更好的黏结,提高胶接界面剥离强度与韧性。     

环境湿度对等离子体处理聚乙烯木塑复合材料表面时效性的影响

利用接触角、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和胶接强度等分析方法研究了湿度对等离子体处理聚乙烯木塑复合材料表面时效性的影响。结果表明,不同的湿度对表面处理的时效性影响不同。随时间的延长,23%湿度下放置的试样,表面C元素含量逐渐增加,O元素含量逐渐降低,含氧极性基团逐渐减少,材料表面粗糙度变化不大,粘接强度下降;而84%湿度下放置的试样,表面C元素含量先增加而后降低,O元素含量先降低而后增加,含氧极性基团先减少而后增多,材料表面出现微裂纹,粘接强度先降低而后增大。湿度较大的放置环境对等离子体处理材料表面的时效性影响更大。     

大气压等离子体射流改性船体钢表面亲水性研究

在室温下,采用大气压等离子体射流对船体钢进行表面改性,通过水接触角测量、扫描电镜、X射线光电子能谱等分析测试方法研究了等离子体射流处理前后船体钢表面润湿性、表面形貌及化学特性的变化。研究结果表明,船体钢经大气压空气等离子体射流处理后在其表面引入了大量含氧基团,处理2s表面的水接触角就可以降到30°以下;处理后材料表面的亲水性受处理时间及放电电流的影响且在空气中放置时会出现老化效应,处理时间越长,老化效应越弱。     

Flame and silane treatments for improving the adhesive bonding characteristics of aramid/epoxy composites

A fast and cost-effective surface treatment with flame and silane coupling agent treatments has been developed for the surface treatment of aramid/epoxy composite faces to improve the adhesive bonding characteristics of lightweight sandwich stealth radome structures. The flame treatment was performed with propane gas, and the silane treatment was performed with γ-methacryloxypropyltrimethoxy silane (γ-MPS) and γ-aminopropyltriethoxy silane (γ-APS) under different treatment conditions. The contact angles of the flame-treated aramid/epoxy composites and the single-lap shear strengths of the adhesive joint composed of the aramid/epoxy composite adherend and epoxy adhesive were measured and compared with those treated with argon plasma and mechanical abrasion. In addition, the surfaces were analyzed with atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to characterize the mechanical and chemical interactions of the aramid/epoxy composite with the epoxy adhesive.     

SiC陶瓷表面处理工艺对SiC-AFRP界面粘接性能的影响

为提高SiC陶瓷-芳纶纤维增强树脂基复合材料(SiC-AFRP)的界面粘接性能,研究了陶瓷腐蚀工艺、偶联剂处理工艺、粘接剂种类对SiC-AFRP界面剥离强度的影响。结果表明:SiC陶瓷表面腐蚀工艺和偶联剂处理工艺能有效提高SiC-AFRP界面粘接性能。陶瓷经K3Fe(CN)6与KOH混合腐蚀液浸泡2h,使用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂偶联化处理后,SiC-AFRP的界面剥离强度由0.45kN/m提高至2.20kN/m;VA含量15%(质量分数)的EVA热熔胶膜是理想的界面胶黏剂。     

苎麻织物表面改性对其增强热固性聚乳酸复合材料力学及阻燃性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理、碱+硅烷偶联剂复合处理、碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理对苎麻织物进行表面改性,采用模压工艺制备了苎麻织物增强热固性聚乳酸(PLA)复合材料。研究了4种表面改性方法对苎麻织物/PLA复合材料弯曲性能的影响,采用SEM研究了苎麻纤维与PLA基体之间的界面结合状况。结果表明:经过4种表面改性处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲性能均有所提高,其中碱+硅烷偶联剂复合处理后提高幅度最大,苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量分别提高了59.5%、51.9%。碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量较未处理时分别提高了38.0%、66.8%;且苎麻织物/PLA复合材料60s点火时间的损毁长度为8.25cm,达到了美国DOT/FAA/AR-00/12要求的标准。SEM结果表明:改性处理后苎麻织物/PLA复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

甘蔗渣显微结构对聚乳酸/甘蔗渣复合材料结构与性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理以及碱处理配合硅烷偶联剂处理等方式改性甘蔗渣(BF),采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)以及力学性能测试等研究改性后BF结构的变化。结果表明,不同改性方法均明显改变了BF的结构及改性剂的键合方式。碱处理能够去除BF中的半纤维素等小分子聚合物以及部分非晶区的纤维素,导致BF热稳定性降低,结晶度上升。碱液浓度偏高以及碱处理时间过长会导致BF的纤维表面原纤化,虽然能增加与偶联剂反应的面积,但BF的强度大大下降,不利于BF的增强作用。因此,硅烷偶联剂处理的BF/PLA复合材料的相容性及力学性能最佳,其次为碱处理配合硅烷偶联剂处理的BF/PLA复合材料,最后为碱处理的BF/PLA复合材料。     

硅烷偶联剂及氧化石墨烯二次改性对芳纶纤维界面性能的影响EI北大核心CSCD

为改善芳纶纤维(PPTA)与丁腈橡胶(NBR)复合材料之间的界面强度,采用硅烷偶联剂A172和氧化石墨烯(GO)对芳纶纤维表面进行接枝改性处理,并对处理前后的芳纶纤维进行化学结构、表面形貌及H抽出力分析。利用SEM对抽出纤维表面和橡胶基芳纶纤维复合材料截面进行微观结构分析。结果表明:硅烷偶联剂和氧化石墨烯对芳纶纤维进行二次表面改性后,纤维表面含氧基团增加,化学活性提高,处理后表面存在明显的表层附着物,纤维结构未发生明显损伤且表面粗糙度得到明显改善。每个处理阶段后H抽出力均有提高,且氧化石墨烯二次改性后的芳纶纤维H抽出力提高效果最佳,从18.192 MPa提高到48.748 MPa,芳纶纤维与丁腈橡胶的界面结合力得到了显著提升,从而证实了硅烷偶联剂和氧化石墨烯二次改性芳纶纤维的有效性,为橡胶基芳纶纤维复合材料性能的研究提供了参考。     

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

硅烷偶联剂对玻璃织物/水泥复合材料界面行为的影响

本文通过织物抽拔试验和抽拔试验后残留在水泥基体中的纤维表面形貌扫描电镜照片分析,研究了在玻璃纤维织物表面涂覆硅烷偶联剂或涂蜡,对它增强的水泥基复合材料界面行为的影响.实验结果表明:在玻璃纤维织物表面涂覆硅烷偶联剂有利于它与水泥基体间的界面粘结,改善它们间的界面行为,在玻璃纤维织物表面涂蜡则不利于它与水泥基体间的界面粘结.     

硅烷偶联剂对集料表面改性的制备及性能表征

利用硅烷偶联剂对集料进行表面改性,使其与集料发生水解和固化反应。基于表面能理论、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等微观分析手段对改性前后的集料进行表征,通过直接拉伸、水煮法、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验等宏观手段对改性前后的集料性能进行验证。结果表明硅烷偶联剂表面改性后的集料接触角减小,由原来的亲水性变为亲油性;红外光谱(FTIR)发现硅烷偶联剂与集料之间产生了Si—O—C、Si—O—Si共价键和氢键;扫描电镜(SEM)观测到集料表面形成了一层聚硅氧烷偶联层薄膜,表明集料表面已引入了硅烷偶联剂中的亲油基团;浸水前后表面改性的集料比原集料抗拉强度损失率下降了42.2%;集料与沥青之间的粘附性等级可达到5级,沥青混合料残留稳定度提升11.54%,冻融劈裂强度比提升39.26%。说明了硅烷偶联剂成功对集料进行表面改性,并改善了集料的表面性能。     

纳米碳酸钙表面处理对PVC／CaCO3性能的影响

采用硬脂酸与硅烷偶联剂表面处理、PMMA水解接枝处理等方法对CaCO3进行表面改性,考察改性纳米钙对PVC／CaCO3复合材料力学性能的影响。