聚乙烯木塑复合材料的等离子体表面处理及其表面特性研究

摘要

本文采用低温等离子体法对木粉/聚乙烯复合材料进行了表面处理，对等离子体放电功率和放电时间对木粉/聚乙烯复合材料表面特性的影响和等离子体处理后材料表面的时效性进行了研究。
　　 通过采用接触角测试、SEM和AFM测试、ATR-FTIR和XPS测试以及胶合强度测试研究了等离子体放电功率和放电时间对木粉/聚乙烯复合材料表面润湿性、表面形貌、表面结构及表面粘接性能的影响。表面润湿性研究结果表明：等离子体处理后的木粉/聚乙烯复合材料表面接触角减小，表面自由能增大，极性力对表面能的贡献远大于色散力。SEM和AFM分析结果表明：等离子体处理后的木粉/聚乙烯复合材料表面粗糙度增大，表面粗糙度随着等离子体放电功率的增大和放电时间的延长逐渐增大。ATR-FTIR分析结果表明：等离子体处理后的木粉/聚乙烯复合材料表面引入了-OH、-C=O和-O-C=O等极性基团，这些极性基团吸收峰的强度随着等离子体放电功率的增大和放电时间的延长逐渐增大。XPS测试结果表明：等离子体处理后的木粉/聚乙烯复合材料表面O元素的相对含量增大，O/C值也增大，复合材料表面生成了-C-O-、-C=O、-O-C=O等极性基团，这些极性基团的含量随着等离子体放电功率的增大和放电时间的延长逐渐增大。胶合强度测试结果表明：等离子体处理后的试样胶接强度明显提高，胶接断面破坏形式根据胶黏剂的不同分别表现为内聚破坏和被胶接物的本体破坏。通过测试等离子体处理后的木粉/聚乙烯复合材料表面时效性发现：随着放置时间的延长，表面润湿性逐渐降低；表面引入的极性基团如-OH，C=O，C-O等逐渐减少；表面O元素的含量逐渐降低，O/C值逐渐减小，表面-O-C=O基团的含量逐渐降低直至消失；表面粘接强度仅呈现微小的下降。