Влияние плазменной обработки высокочастотным индукционным разрядом пониженного давления на повышение адгезионных характеристик стекловолокна

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-4-5-14
В статье приведены результаты исследований, подтверждающие преимущества плазменной обработки при производстве стеклонаполненных композиционных материалов на основе полиамидов, заключающиеся в экологичности, ресурсосбережении и отсутствии зависимости от химических растворов, которые предлагает плазменная обработка по сравнению с традиционными методами. Путем оптимизации параметров обработки в исследовании также изучается, как плазменная обработка может управлять характеристиками поверхностного слоя и структурой материала, чтобы улучшать определенные характеристики стекловолокна без ущерба для других свойств.
В рамках исследования проводились эксперименты по изучению влияния низкоэнергетических ионов, генерируемых высокочастотной плазмой, на технологические характеристики стеклян-ных волокон. Предыдущие исследования показали, что плазменная обработка в различных га-зовых средах (аргон, воздух, пропан-бутановая смесь) позволяет удалять замасливатель с по-верхности стекловолокна, активировать его поверхность, увеличивать адгезию в системе поли-мер-наполнитель.
Для оценки адгезионных характеристик обработанных плазмой стеклянных волокон были про-ведены тесты на капиллярность. Результаты показали прямую зависимость между увеличением показателя капиллярности, длительностью и интенсивностью плазменной обработки. В резуль-тате исследования были определены оптимальные параметры обработки для достижения жела-емых адгезионных характеристик, в результате чего адгезионная прочность увеличилась в 1,5-1,7 раза.
Результаты исследования подтвердили сохранение эффекта плазменной обработки во времени, в связи с чем, рекомендуется использовать модифицированные стекловолокна для армирования полимерных матриц в течение первых 10-25 дней после обработки.
Полученные данные позволяют рекомендовать плазменную обработку для модификации стек-лянных волокон при производстве армированных полимерных композитов.
[1] Akutin M.S., Sharkovskii V.A., Kerber M.L. Adhesion and wetting in urea fiberglass plastics // Polymer Mechanics. 1974. № 10 (3). Р. 372 – 375.
[2] Pan Fang, Yuxin Xu, Yifan Gao, Liaqat Ali Mechanical responses of a fiberglass flexible pipe subject to tension & internal pressure // Thin-Walled Structures. 2022. № 181 (20). Р. 117 – 110.
[3] Jalal Nasser, Kelsey Steinke, Lisha Zhang, Henry Sodano Enhanced interfacial strength of hierarchical fiberglass composites through an aramid nanofiber interphase // Composites Science and Technology. 2020. № 192. Р. 108 – 109.
[4] Wang F.Yu., Yu J., Ge, A., Liang X., Lu S., Zhao C., Liu L. Comparison of the physical properties of heat-treated and hydrophobic modified glass fiber felt // J. Ind. Text. 2021. № 51. Р. 1422S – 1440S.
[5] Kallel H., Doumouro J., Krachmalnicoff V., Wilde Y.D., Joulain K. Thermal emission from a single glass fiber // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2019. № 236. Р. 106598.
[6] Wu C., Chen Z., Wang F., Hu Y., Rao Z., Wang E., Zhang X. Preparation and characterization of ultralight glass fiber wool/phenolic resin aerogels with a spring-like structure // Compos. Sci. Technol. 2019. № 179. Р. 125 – 133.
[7] Yang Y., Li B., Chen Z., Saeed M.U., Chen Z., Li C., Wu C., Li Y., Fu R. Effect of cross-sectional morphology and composite structure of glass fiber felts on their corresponding acoustic properties // Fibers Polym. 2016. № 17. Р. 97 – 103.
[8] Wang F., Chen Z., Wu C., Yang Y., Zhang D., Li S. Analysis of acoustic performance of glass fiber felts after water absorption and their estimation results by artificial neural network // J. Text. Inst. 2020. № 111. Р. 1008 – 1016.
[9] Gao H.T., Liu X.H., Zhang S.J., Qi J.L. Synergistic effect of glass fibre and Al powder on the mechanical properties of glass-ceramics // Ceram. Int. 2018. № 44. Р. 15167 – 15175.
[10] Parveen S., Pichandi S., Goswami P., Rana S. Novel glass fibre reinforced hierarchical composites with improved interfacial, mechanical and dynamic mechanical properties developed using cellulose microcrystals // Mater. Des. 2020. № 188. Р. 108448.
[11] Ершов И.П., Сергеева Е.А., Зенитова Л.А., Абдуллин И.Ш. Влияние плазменной обработки на поверхностные свойства стекловолокна // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 4. С. 97 – 99.
[12] Ершов И.П., Зенитова Л.А., Сергеева Е.А. Увеличение гидрофильности стекловолокна путем обработки его в высокочастотном индукционном разряде // Сборник материалов Всероссийской конференции «Физика низкотемпературной плазмы – ФНТП – 2014». Казань: Издательство КНИТУ, 2014. С. 184 – 185.
[13] Абдуллин И.Ш., Желтухин В.С., Кашапов Н.Ф. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. Казань: Изд. Казанск. ун-та, 2000. 348 с.
[14] Сергеева Е.А., Абдуллин И.Ш., Корнеева Н.В., Кудинов В.В., Мекешкина-Абдуллина Е.И. Исследование адгезионной способности ВВПЭ волокон, обработанных плазмой ВЧ-разряда // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 1. С. 27 – 32.
Ершов И.П., Зенитова Л.А., Сагитова Ф.Р. Влияние плазменной обработки высокочастотным индукционным разрядом пониженного давления на повышение адгезионных характеристик стекловолокна // Строительные материалы и изделия. 2023. Том 6. № 4. С. 5 – 14. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-4-5-14