等离子体处理改善玻璃纤维与SiO2气凝胶的结合能力

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-04-23

iO2气凝胶是一种独特的超轻纳米多孔材料，其特有的纳米珍珠链状网络结构，使它具有比表面积高(500m2/g～1200m2/g)、孔隙率大(80%～99.8%)，密度低(～0.003g/cm3)，隔热性能强(0.005W/m·K)等性质。因此，SiO2气凝胶具有多种技术应用:高能物理中的Cerenkov辐射探测器，热核聚变反应的惯性约束聚变靶标，冰箱、窗户和空调系统等。然而，SiO2气凝胶本身的脆性和较差的力学性能，极大地限制了SiO2气凝胶直接作为隔热材料的应用。

诸如玻璃纤维之类的纤维由于其机械强度高、热稳定性优异而经常用于通过形成SiO2气凝胶/玻璃纤维的复合材料来提高SiO2气凝胶的机械性能。但是由于玻璃纤维的表面光滑，缺少含氧基团，使其与SiO2气凝胶的机械嵌合程度以及化学键合程度不高，因此复合材料中SiO2气凝胶对玻璃纤维的附着性差，进而导致复合材料掉渣，绝热性能下降。目前，许多研究表明O2等离子体处理玻璃纤维，可以提高玻璃纤维的表面能并引入大量的含氧极性基团(－COOH、－OH)，增大玻璃纤维表面的粗糙程度，进而改善表面的润湿性以及对SiO2气凝胶的粘结强度。

等离子体的能量一般为几到几十电子伏特,如电子的能量为0～20eV,离子为0～2eV,亚稳态粒子为0～20eV,紫外光/可见光为3～40eV。而聚合物中常见化学键的健能为:C-H4.3eV,C-N2.9eV,C-Cl3.4eV,C-F4.4eV,C=O8.0eV,C-C3.4eV,C=C6.1eV。等离子体中绝大部分粒子的能量均略高于这些化学键能,因此等离子体完全有足够的能量引起材料内的各种化学健发生断裂或重新组合。

O2等离子体处理后，玻璃纤维的含氧基团量增加，其中等离子体引入的活性－OH可以与溶胶中的－OH进行反应，有利于SiO2气凝胶与玻璃纤维的结合。