空气介质阻挡放电对超高分子量聚乙烯纤维表面性能及粘结力的影响研究

利用空气介质阻挡放电(DBD)等离子体对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面改性处理研究以提高纤维表面的润湿和粘结性能.分别研究了等离子体处理时间及电压对UHMWPE纤维拉伸断裂强力、接触角、表面形貌、表面化学成分和粘结性能等的影响规律.SEM分析结果表明,空气DBD等离子体处理后UHMWPE纤维表面出现垂直于纤维轴向分布的凹坑和裂纹,使得纤维表面粗糙度显著增加.XPS分析表明空气DBD处理后纤维表面碳元素含量显著下降;同时氧元素和氮元素的含量均较处理前增加,但氧元素含量增加的幅度显著高于氮元素.XPS分峰结果表明等离子体处理后UHMWPE纤维纤维表面C—O/C—N基团含量显著增加,同时出现了C O和O—C O这2种新的含氧官能团.同时,接触角及和与环氧树脂之间的界面剪切力(IFSS)测试结果表明DBD等离子体处理后UHMWPE纤维表面润湿性能和粘结力均产生显著提高,且随着等离子体处理时间或电压的增加,UHMWPE纤维的表面润湿性能和粘结力均呈现先上升后下降的趋势.空气DBD等离子体处理对UHMWPE纤维的力学性能影响较小,当处理电压低于200 V,处理时间小于100 s,纤维强力下降比率小于5.2%.