等離子體處理改善玻璃纖維與SiO2氣凝膠的結合能力

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-04-23

iO2氣凝膠是一種獨特的超輕納米多孔材料，其特有的納米珍珠鏈狀網絡結構，使它具有比表面積高(500m2/g～1200m2/g)、孔隙率大(80%～99.8%)，密度低(～0.003g/cm3)，隔熱性能強(0.005W/m·K)等性質。因此，SiO2氣凝膠具有多種技術應用:高能物理中的Cerenkov輻射探測器，熱核聚變反應的慣性約束聚變靶標，冰箱、窗戶和空調系統等。然而，SiO2氣凝膠本身的脆性和較差的力學性能，極大地限制了SiO2氣凝膠直接作為隔熱材料的應用。

諸如玻璃纖維之類的纖維由于其機械強度高、熱穩定性優異而經常用于通過形成SiO2氣凝膠/玻璃纖維的復合材料來提高SiO2氣凝膠的機械性能。但是由于玻璃纖維的表面光滑，缺少含氧基團，使其與SiO2氣凝膠的機械嵌合程度以及化學鍵合程度不高，因此復合材料中SiO2氣凝膠對玻璃纖維的附著性差，進而導致復合材料掉渣，絕熱性能下降。目前，許多研究表明O2等離子體處理玻璃纖維，可以提高玻璃纖維的表面能并引入大量的含氧極性基團(－COOH、－OH)，增大玻璃纖維表面的粗糙程度，進而改善表面的潤濕性以及對SiO2氣凝膠的粘結強度。

等離子體的能量一般為幾到幾十電子伏特,如電子的能量為0～20eV,離子為0～2eV,亞穩態粒子為0～20eV,紫外光/可見光為3～40eV。而聚合物中常見化學鍵的健能為:C-H4.3eV,C-N2.9eV,C-Cl3.4eV,C-F4.4eV,C=O8.0eV,C-C3.4eV,C=C6.1eV。等離子體中絕大部分粒子的能量均略高于這些化學鍵能,因此等離子體完全有足夠的能量引起材料內的各種化學健發生斷裂或重新組合。

O2等離子體處理后，玻璃纖維的含氧基團量增加，其中等離子體引入的活性－OH可以與溶膠中的－OH進行反應，有利于SiO2氣凝膠與玻璃纖維的結合。