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玻璃纖維主要以二氧化硅為主,配合其他金屬氧化物,按照一定的比例經過高溫熔制成玻璃液,再借助外力拉伸、離心拉絲或者吹制成為纖維形態(tài)。

玻璃纖維具有絕緣性好、質輕高強、耐腐蝕、吸濕低等優(yōu)點,是一種綜合性能卓著的無機非金屬材料。由于機械性能強、耐高溫、耐化學腐蝕、產量大且成本適中,玻璃纖維是結構輕量化的優(yōu)選高性能纖維增強體材料,目前已廣泛應用于商業(yè)化的復合材料中,包括汽車、印刷電路板、風渦輪機葉片、運輸管道、基礎設施等。玻璃纖維表面呈現惰性,且比較光滑不易與其他物質結合,為確保復合材料界面間的良好黏結,應力能進行有效傳遞,玻璃纖維與基體材料間的界面黏結處理技術尤為重要。

玻璃纖維界面處理技術

玻璃纖維由于其綜合性能好、成本低、技術發(fā)展成熟等特點,被廣泛用于纖維體增強復合材料中。復合材料的綜合性能取決于基體、增強體的性質以及兩相黏結界面的強弱,兩相界面黏結較弱時,外界應力無法在材料中有效傳遞,使得復合材料綜合力學性能不能得到良好改善。因此,玻璃纖維與基體兩相界面間的黏結處理十分重要。

等離子體處理

氣體高度電離后,生成大量帶電粒子,此時氣體由未電離的中性粒子和具有能量的電子、離子、自由基組成,稱為等離子體,是除固、液、氣態(tài)以外,物質的第4種存在狀態(tài)。由于氣體中整體正負電荷數相等,因此系統(tǒng)呈現電中性。等離子體中的活性粒子能改變材料的形貌結構和表面化學成分,使用等離子體對纖維材料進行表面改性時,其反應通常發(fā)生在100nm以內的厚度范圍,不會對纖維本質特征影響太多。

等離子體處理技術就是利用等離子體(電子、離子、自由基、分子激發(fā)態(tài)、原子激發(fā)態(tài)等)使玻璃纖維表面產生輕度的刻蝕,改變其表面的某些官能團,從而增加玻璃纖維與基體之間的有效接觸面,降低表面接觸角,在纖維與樹脂基體進行復合時,樹脂的高聚物分子鏈鍛就能嵌入到纖維的“凹陷”里面,樹脂和纖維就能結合的更好。

作為一種新型處理方法，由于高效快捷、綠色環(huán)保,通常只需要幾十秒或者幾分鐘就能處理完,等離子體處理近些年來倍受青睞。相比酸堿刻蝕,等離子體處理不會帶來玻璃纖維拉伸強度的降低，通過等離子改性處理玻璃纖維表面，可以使改性后的玻璃纖維表面粗糙度增加，同時引入大量極性基團，從而提升環(huán)氧-玻璃纖維的力學性能。