木結(jié)霜強(qiáng)用玻璃鋼的空氣低溫等離子體處理研究.pdf

1、等離子體處理的顯著特點(diǎn)是在不影響整體性能的前提下增強(qiáng)材料表面的化學(xué)和物理活性,它已經(jīng)成為改善復(fù)合材料界面膠接的重要技術(shù)之一。本文采用一種常壓空氣低溫等離子體處理方法對(duì)兩種聚酯玻璃鋼進(jìn)行表面改性,以改善玻璃鋼的表面潤(rùn)濕性,增強(qiáng)其與木材的膠接強(qiáng)度,主要研究了空氣等離子體處理對(duì)玻璃鋼表面的改性作用、玻璃鋼的表面潤(rùn)濕性變化、空氣等離子體處理的時(shí)效性及玻璃鋼與木材的界面粘接強(qiáng)度等內(nèi)容。
　　 利用SEM、AFM、FTIR、XPS等分析技術(shù)

2、,表征了空氣等離子體處理前后玻璃鋼的表面形貌、表面化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)。SEM和AFM分析結(jié)果表明:經(jīng)空氣等離子體處理后,玻璃鋼表面變得凹凸不平,表面粗糙度增大；FTIR分析結(jié)果表明:空氣等離子體處理使玻璃鋼表面的C-H、C-C、C-O、O-C=O及苯環(huán)等化學(xué)結(jié)構(gòu)含量發(fā)生了變化；XPS分析結(jié)果表明:經(jīng)空氣等離子體處理后,玻璃鋼表面的O元素含量增加,C-O、O-C=O等活性結(jié)構(gòu)增多,證明了空氣等離子體對(duì)玻璃鋼表面產(chǎn)生了刻蝕、氧化作用。但由于缺乏

3、在線的檢測(cè)手段,其復(fù)雜的改性機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。
　　 空氣等離子體能顯著提高玻璃鋼的表面自由能,且大大提高極性分量的比值,因而玻璃鋼的表面接觸角顯著減小,表面潤(rùn)濕性得到改善。處理時(shí)間和處理功率對(duì)表面自由能的影響并不大,但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)或處理功率的增加呈緩慢增加的趨勢(shì),接觸角則隨之逐漸減小。但處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或處理功率過(guò)大,表面自由能反而下降,表面接觸角增大?？諝獾入x子體的最佳處理時(shí)間和處理功率分別為60s和6.8D。

4、>　　 空氣等離子體處理能顯著提高木材與玻璃鋼的界面膠接質(zhì)量,且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)或處理功率的增加,剪切強(qiáng)度逐漸增大,在60s或6.8D的處理?xiàng)l件下出現(xiàn)最大值。膠粘劑種類也對(duì)木材/玻璃鋼的界面剪切強(qiáng)度有一定的影響?？諝獾入x子體處理前,環(huán)氧樹(shù)脂和異氰酸酯粘接的木材/玻璃鋼I界面剪切強(qiáng)度分別為2.786MPa和3.194MPa,異氰酸酯粘接強(qiáng)度略高于環(huán)氧樹(shù)脂；空氣等離子體處理后,環(huán)氧樹(shù)脂和異氰酸酯粘接件的剪切強(qiáng)度分別提高了1.63～2.1

5、7倍和2.12～2.86倍,異氰酸酯粘接強(qiáng)度明顯優(yōu)于環(huán)氧樹(shù)脂,因而異氰酸酯更適于粘接空氣等離子體處理的玻璃鋼。不同的玻璃鋼基材,剪切強(qiáng)度的差別也較大,異氰酸酯粘接的木材/玻璃鋼Ⅱ界面剪切強(qiáng)度比木材/玻璃鋼Ⅰ約大3～4MPa。
　　 空氣等離子體處理具有時(shí)效性,被處理玻璃鋼表面接觸角會(huì)隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,且處理效果越好的處理時(shí)間或處理功率的材料,時(shí)效性表現(xiàn)越明顯,玻璃鋼基材不同,時(shí)效性也存在一定的差異,在實(shí)際應(yīng)用中,要根據(jù)實(shí)