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玻璃纖維主要是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等組成。單纖維絲的直徑大約是幾微米到二十幾微米，是一種性能非常優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、不導(dǎo)電、耐高溫、抗腐蝕、吸濕低、延伸小等優(yōu)良性能。

玻璃纖維的分類有很多種，如根據(jù)化學(xué)組成可劃分為無堿玻璃纖維（E玻璃纖維）、中堿玻璃纖維以及有堿玻璃纖維（A玻璃纖維）；根據(jù)存在形式可劃分為連續(xù)纖維、短切纖維、空心玻璃纖維、玻璃粉及磨細(xì)纖維等。根據(jù)纖維的特性可劃分為高模、高強(qiáng)、耐酸、耐堿、耐高溫及普通纖維等。

玻璃纖維價(jià)格較為低廉，產(chǎn)量巨大，密度小、抗沖擊性能好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗疲勞性能好、電絕緣性和防腐蝕性優(yōu)異，一般以復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料的形式大量應(yīng)用于國防軍工、建筑工程、能源化工、運(yùn)動(dòng)器械、電子電氣等領(lǐng)域中。

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能基本上是由纖維、基體以及它們的界面決定的。玻璃纖維的表面比較光滑且較難與其它物質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)鍵，呈化學(xué)惰性，且商品化的玻璃纖維表面一般都有一層組成成分比較復(fù)雜的膠料，這使得玻璃纖維與樹脂基體之間兩相界面粘結(jié)較弱。較弱的界面粘結(jié)無法有效地傳遞外界應(yīng)力，會(huì)使玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料的綜合機(jī)械強(qiáng)度較差，因此要對玻璃纖維進(jìn)行表面處理與改性，以改善玻璃纖維與樹脂的兩相界面粘結(jié)，提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。

常見的對玻璃纖維進(jìn)行表面改性處理方法有很多，應(yīng)用較為廣泛的方法主要有熱處理、酸堿刻蝕處理、偶聯(lián)劑涂層處理、稀土元素表面處理、等離子體處理等。

玻璃纖維等離子體處理原理

等離子體是一種整體呈電中性的物質(zhì)狀態(tài)，內(nèi)部含有大量由氣體電離而來的高能粒子，包括電子、離子、自由基以及未電離的中性粒子等。等離子體處理是利用這些粒子與材料表面發(fā)生相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)變化，使材料表面化學(xué)成分以及物理形貌發(fā)生變化，從而達(dá)到對材料表面改性目的的一種手段。

等離子體改性處理的作用機(jī)理主要有以下三種：

(1) 表面刻蝕：等離子體中一些能量較高的粒子通過撞擊材料表面，使材料表面被刻蝕,并在材料表面形成微小的溝槽。因刻蝕而脫離材料表面的物質(zhì)分解成的氣態(tài)，然后在等離子體的作用下在材料表面，重新聚合,形成大量顆粒狀凸起。這些凸起物與刻蝕溝槽的存在大大增加了材料表面的粗糙度,并使材料表面間的接觸面積大幅度增加,從而達(dá)到提升界面相互作用力的效果。

(2) 活化材料表面，產(chǎn)生自由基：等離子體中含有數(shù)量巨大且種類繁多的活性粒子,這些活性粒子比一般的化學(xué)反應(yīng)中的活性粒子更容易與材料表面反應(yīng)，從而在材料表面生成一些特定官能團(tuán),如-OH、-COOH等含氧官能團(tuán)。這些極性含氧基團(tuán)的引入對材料的表面性能有很好的改善效果。

(3) 表面交聯(lián)：利用惰性氣體進(jìn)行等離子體表面改性，由于惰性氣體較難離解，其等離子體中含有大量未離解的激發(fā)態(tài)中性分子或原子。這些分子或原子可以去除材料表面由低分子量物質(zhì)構(gòu)成的弱吸附層,并通過高分子間的交聯(lián)形成強(qiáng)化的表面層,而不生成極性基團(tuán)。這種方式可以提高材料的粘附性,但對潤濕性沒有影響,主要用途是通過交聯(lián)層的形成來阻礙一些添加劑從材料表面的滲出。

等離子體處理作為一種新型的材料表面處理方法，其操作簡便，快速、污染小、效率高且不產(chǎn)生二次污染，等離子體處理能夠在玻璃纖維上形成凹凸不平的粗糙表面，使玻璃纖維表面活性基團(tuán)含量增加，有利于增強(qiáng)玻璃纖維的浸潤性，改善粘接性，使玻璃纖維與樹脂之間界面剪切強(qiáng)度增加，同時(shí)又只處理玻璃纖維表面幾納米的薄層，而不改變玻璃纖維本身的物理化學(xué)性質(zhì)。