通过等离子处理对玄武岩纤维的表面激活和表征及其与环氧纤维的界面粘附
Guowan Guo1, Zhongjia Yang1,2, Mingjun Cai2
1Laboratory of Bio-Inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang University, Beijing 100191, China.
Polymers
|November 27, 2024
概括
低压氧 (O2) 血处理显著增强了玄武岩纤维 (BF) 对环氧基质的粘附性,提高了38.4%的界面剪切强度. 这种表面激活方法为先进的复合材料提供了一个有前途的解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 玄武纤维 (BF) 作为增强材料的实际应用受纤维-矩阵接口粘附力较弱的限制.
- 改善BF和环氧矩阵之间的接口粘接对于开发高性能复合材料至关重要.
研究的目的:
- 为了增强玄武岩纤维和环氧矩阵之间的界面粘附.
- 为了研究低压O2和H2-Ar等离子体处理对BF表面激活的有效性.
主要方法:
- 在各种条件下使用低压O2和H2-Ar等离子体进行BF的表面激活.
- 使用微滴脱粘试验评估界面剪切强度 (IFSS).
- 使用扫描电子显微镜 (SEM),原子力显微镜 (AFM) 和X射线光电子光谱 (XPS) 的表面形态和化学分析.
主要成果:
- 与裸体BF相比,O2等离子治疗增加了IFSS的38.4%,而H2-Ar等离子治疗导致14.4%的增加.
- SEM和AFM显示,H2-Ar等离子治疗比O2等离子治疗产生了比O2等离子治疗粗的纤维表面.
- XPS和表面能量测量表明,O2等离子体激活增加了含氧组和BF表面的表面能量.
结论:
- 低压O2等离子处理在改善BF在环氧复合材料的界面粘附方面非常有效.
- 确定BFO2等离子体表面激活的最佳条件是200W功率,80Pa压力和0.5分钟的处理时间.
- 通过O2等离子体进行表面激活提供了一种可行的策略,以提高基岩纤维增强环氧复合材料的性能.
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