常壓DBD等離子體處理及其接枝對碳纖維表面性能影響的研究.pdf

1、等離子體處理作為一種高效且環(huán)保的改性方式，近年來被越來越多地用于纖維材料的表面處理及改性。碳纖維等離子體處理目前正處于實驗階段，大多數研究表明等離子體處理能在纖維表面引入含氧極性基團提高表面的化學活性，有效改善碳纖維界面性能，增強纖維與樹脂之間的粘結作用。
　　 本文以常壓介質阻擋氬氣等離子體技術為核心，研究了等離子體處理時間、處理電壓對碳纖維表面性能的影響，并在此基礎上對碳纖維進行馬來酸酐接枝處理，分析對比了不同接枝順序以及接

2、枝濃度對纖維表面的作用效果。主要通過掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜分析(XPS)、動態(tài)接觸角及其表面能分析、單纖維碎裂法等測試和方法，對纖維表面形貌、表面化學成分、表面浸潤性和界面粘結性能進行了表征。
　　 等離子處理結果顯示，不同的處理時間和電壓會產生不同的處理效果，當處理條件為6kv90s時，纖維表面性能達到最佳。等離子體處理對碳纖維表面具有一定的清潔作用，但是刻蝕作用并不明顯。等離子處理

3、后，碳纖維表面的含氧基團增加，處理電壓太大或處理時間過長均會消除部分產生的活性氧，當處理條件為6kv90s時，纖維表面的氧/碳比達到最大值25.75％。短時間的等離子處理對于纖維強力影響較小，當處理時間超過180s時，纖維強力開始下降。接觸角測試結果以及單纖維碎裂法測試結果均顯示纖維表面增加的活性基團對改善碳纖維界面性能起主要作用，隨著電壓和處理時間的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，在處理條件為6kv90s時，表面能和IFSS值達到了最大

4、，分別比原樣提高了24％和47％。
　　 等離子體接枝處理結果表明，前接枝較后接枝對碳纖維表面的改善作用更加明顯，最佳接枝濃度為0.05mol/L。相比于后接枝，前接枝時等離子體更容易發(fā)揮對接枝單體的刻蝕作用，使表面更加粗糙；并且能充分利用等離子體對于纖維及接枝單體的活化作用，使表面的活性基團增加。前后接枝濃度以0.05mol/L為宜，此時纖維與樹脂之間的IFSS分別提高了77.7％和39.3％。馬來酸酐接枝體對纖維強力也會造成