Површинска обрада УХМВПЕ влакана

Површинска обрада УХМВПЕ влакана може се поделити на физичку модификацију и хемијску модификацију према различитим принципима метода третмана. У складу са различитим модификованим медијима који се користе, многе методе се могу поделити. Када се проучава ефекат модификације, треба напоменути да метода често има карактеристике физичке модификације и хемијске модификације. Стога, у наредној дискусији, према специфичној обради медији су класификовани.
Третман плазмом
Третман плазмом се дели на два типа: третман плазмом на ниским температурама и површински третман плазма графта.
Такозвани ХМВПЕ влакна нискотемпературна обрада плазме је да усисава очишћено ХМВПЕ влакно између две плоче уређаја за третман плазмом, покреће уређај за генерисање плазме у окружењу испод 40 Па, врши третман плазмом на ниској температури на влакна током одређеног временског периода, а затим уклоните влакно за складиштење.
Такозвана површинска обрада плазма графта УХМВПЕ влакана је да се очишћено УХМВПЕ влакно потопи у раствор мономера, извади након одређеног временског периода и стави у нискотемпературни плазма уређај за даљу обраду. Након третмана, активне тачке се стварају на површини влакана да би покренуле полимеризацију графта мономера на површини влакна. На крају, хомополимер на површини влакана је испран ацетоном и чуван за каснију употребу.
Слаб везивни слој (ВБЛ) формиран на површини УХМВПЕ влакна у процесу предења је додатно умрежен ултраљубичастим зрачењем плазме, а кохезиона снага површине УХМВПЕ влакана је побољшана. Поред тога, на површини влакна након третмана плазмом могу се формирати различите активне групе, као што су: -ЦО Х -, -цо -, -ЦООх, -ЦОО - и друге активне групе које погодују хемикалијама комбинација влакана и матричне смоле. Плазма третман такође производи жлебове на површини влакана и повећава храпавост површине, што погодује механичком везивању са матрицом. Перформансе ХМВПЕ влакана као композитног материјала су значајно побољшане овом методом, а отпорност на смицање међуслоја је повећана за више од 3 пута. Међутим, стопа слабљења активних група УХМВПЕ влакана након површинске обраде плазмом је релативно велика, а брзина слабљења је једна трећина за два сата. А метода третмана захтева висок вакуум, који захтева притисак мањи од 40 Па. Због тога је површинском обрадом УХМВПЕ влакана плазмом тешко постићи континуирану хемијску индустријску производњу.
Третман корона пражњења
Такозвани површински третман коронског пражњења од УХМВПЕ влакана је да се очишћено УХМВПЕ влакно постави између две плоче уређаја за третман короне под нормалним притиском за оптерећење око 60 КВ високог напона, снага је око 350 В, тако да је ваздух јонизован, корона се генерише, а третман се узима за употребу након одређеног времена.
Површинска обрада коронским пражњењем може нагризати површину УХМВПЕ влакана, повећати површину контакта између влакна и смоле и формирати механичко деловање мреже након очвршћавања смоле на површини влакана. Величина механичке мреже је уско повезана са степеном инфилтрације смоле на влакно и контактном површином између смоле и влакна, али максимална снага овог физичког дејства је само 24 КЈ · мол-1. Због тога је ограничено да се побољша међуфазна чврстоћа везивања влакана и смоле само коронским пражњењем. За индустријску обраду полиолефинских филмова пријављен је само третман коронским пражњењем. Иако се неки индустријски производи од ХМВПЕ влакана тренутно третирају једноставним коронским пражњењем, ефекат није баш очигледан. А третман коронским пражњењем је у великој мери ограничен повременим радом. Због тога је веома тешко реализовати индустријализацију и континуитет третмана коронског пражњења.
Површинско калемљење изазвано зрачењем
Такозвани третман површинског калемљења изазваног зрачењем УХМВПЕ влакана је да се калемљење полимеризује други мономер на површини влакна зрачењем и произведе пуферски слој који може бити блиско везан за матрицу, како би се побољшала адхезија између влакана. и матрица. Обично је извор зрачења 60Ц, гама зраци/ултраљубичасто светло, итд., У којима ултраљубичасто светло покреће фотосензибилизатор, као што је бензофенон (БП), а затим фотосензибилизатор покреће калемљење мономера на површину УХМВПЕ влакна. Тренутно, други коришћени мономер је пропилен мономер, као што су: акрилна киселина (АА), акриламид (АМ), глицидил метакрилат (ГМА) и тако даље.
УХМВПЕ влакна УВ-покренута умрежавање површинске обраде може остварити континуирани процес у теорији, и утиче само на танак површински слој, тако да има изгледе за индустријску примену. Међутим, пошто влакно треба да буде зрачено током одређеног временског периода, повремени рад ограничава његову примену у великој мери.
Процес оксидације
Метода такозване УХМВПЕ оксидационе површинске обраде влакана је оксидација површине влакана хемијским агенсима или гасовима, како би се променила храпавост површине влакана и садржај поларних група на површини. Према оксидационом медијуму могу се поделити на мокру методу и суву методу у две категорије. Влажна метода је оксидација течне фазе, уобичајени медији су: К2 Цр2О2 + Х2 СО4, КМнО4+ ХНО3, Х2О2 (30%) и тако даље; Чисто УХ2МВПЕ влакно се урони у медијум, извади након оксидационог третмана на одређеној температури за одређено време и опере до неутралног; Оперите у дејонизованој води неколико пута, осушите и оставите на страну. Сува метода је метода оксидације у гасној фази, најчешће коришћена фотооксидација и оксидација озона; Након претходног третмана, чисто УХМВПЕ влакно се излаже средњем гасу, извлачи се на одређено време реакције, чисти јонизованом водом, осуши за употребу.
Метода течне оксидације је релативно блага и лака за контролу, али операција је гломазна, захтеви опреме су високи, а загађење је озбиљно. У процесу оксидације гасне фазе, опрема је једноставна, рад је згодан, а континуирана производња је лака, али је степен оксидације тешко контролисати, што може довести до тога да степен оксидације буде превише дубок и да доведе до смањења снаге влакана. одбити. Укратко, да би се постигао континуирани оксидациони третман површине, неопходно је извршити одређена побољшања у методама рада и опреми.
Хемијско умрежавање
Метода хемијског умрежавања је директна употреба иницијатора за иницирање калемљења мономера на површини влакна, слично методи калемљења иницирано зрачењем, али може избећи методу калемљења зрачења у улагању у опрему, ова метода је једноставан процес, лако се постиже индустријска континуирана производња.
Ланг Ианкинг и др. користио пероксид као иницијатор за извођење модификације силанског умрежавања на УХМВПЕ влакнима. Студија је открила да су након модификације силана, молекули силана калемљени на површину влакана, што је повећало број и поларитет хемијских функционалних група на површини влакна, чиме је побољшано својство везивања између влакна и матричне смоле. Након третмана графтом, на површини влакна се појавило више ознака, што је повећало ефекат механичког повезивања између влакна и смоле и повећало међуслојну чврстоћу на смицање композита, која је била 2,45 пута већа од композита пре модификације. Истовремено, отпорност на пузање модификованих влакана је такође побољшана.
Друге методе обраде
Поред третмана плазмом, оксидација хемијским реагенсима, површинско калемљење и третман коронским пражњењем, методе каландрања и облагања могу побољшати својства везивања УХМВПЕ влакана и матрице смоле до одређене мере.
Метода каландрања је да се УХМВПЕ влакно мења из првобитног кружног пресека у раван облик након дејства пара ваљака за пресовање, тако да се површина контакта повећава у композиту, а својства везивања се побољшавају у одређеној мери , али није очигледно. Метода премазивања је наношење слоја реагенса на површину УХМВПЕ влакана. Од досадашње индустријске производње полиетиленских влакана ултра-високе молекуларне тежине, идеалан реагенс није развијен за премазивање. Овај реагенс треба да делује као средство за спајање како би се побољшала својства везивања између УХМВПЕ влакана и матрице. Ефекат ових метода на побољшање међуслојне адхезије између УХМВПЕ влакна и матрице није очигледан, тако да истраживање модификације ових метода није толико као код претходних метода.
Због постојећих метода, уз побољшање квашљивости влакана, механичка својства обрађених влакана ће бити смањена у различитом степену, а примена влакана ће бити ограничена. Неки људи су предложили композитну методу третмана за третирање УХМВПЕ влакана, која може решити овај проблем. Ванг Ченгџонг и др. извршио је сложену површинску обраду УХМВПЕ влакана оксидацијом у течној фази хромном киселином и премазом од нано силицијум-сола и проучавао својства интерфејса композита УХМВПЕ влакна/епоксидне смоле. Резултати показују да и оксидација течне фазе и површински премаз могу побољшати својства интерфејса композитних материјала, али је време третмана оксидације течне фазе предуго, јачина влакана ће бити смањена, док композитни третман има синергистички ефекат, не може смањити чврстоћу влакана, али значајно побољшати међуслојну чврстоћу на смицање композитних материјала, је ефикасна метода површинске обраде.