空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

作者：**; 夏章川; 何亚东; 信春玲; 王瑞雪; 任峰^*

来源：北京化工大学学报(自然科学版), 2022, 49(04): 65-72.

DOI：10.13543/j.bhxbzr.2022.04.008

• 空气等离子体炬
• SiOx纳米颗粒
• 玻璃纤维
• 表面改性
• 润湿性能
• 界面剪切强度

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiOx纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法(RSM)分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%,GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%;载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm,载气流量为1.7 L/min,处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角(24.6°)与预测值(25.0°)之间的偏差仅为1.6%。

• 单位
  机电工程学院; 北京化工大学