物理学

说明高性能纤维的表面处理方法,怎样表征纤维处理后表面结构与性能的变化?

题目

说明高性能纤维的表面处理方法,怎样表征纤维处理后表面结构与性能的变化?

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相似问题和答案

第1题:

何谓丝光处理?丝光处理后棉纤维的结构与性能有何变化?


正确答案: 在常温或低温下浸入浓度为18%-25%的氢氧化钠溶液中,纤维的直径膨胀、长度缩短,此时若施加外力,限制其收缩,则可提高棉纤维的光泽度,同时强度增加,吸色能力提高,易于染色印花,这种加工过程称为丝光处理。
结构变化:天然转曲消失成为棒状;无定形区有所增加,结晶区有所下降;取向度视张力变化而定。
性能变化:光泽、染色性改善;强力增大,延伸度下降;化学性能活泼。

第2题:

表面处理有哪几种方法?各方法是怎样的?


正确答案: 表面处理方法有表面钝化处理和表面涂层防腐。
(1)表面钝化处理:直接在钢铁表面做氧化处理或磷化处理,使钢铁表面性质发生变化,形成难于发生腐蚀的表面保护层,起到防腐作用。
(2)表面涂层防腐:采用稳定性高的涂料涂在被保护的管材上,使管材表面与周围环境隔离,起到防腐的作用。

第3题:

为什么要对玻璃纤维进行表面处理?办法有哪些?


正确答案: 玻璃钢一般是由增强纤维与基体材料两相组成,两相之间存在着界面,界面使两类性质不同的、不能单独作为结构材料使用的材料形成一个整体。从而使玻璃钢具有优于原材料的特性,并且由于界面的存在,增强纤维和若何所发挥的作用是各自独立又相互依存的。因此,改变界面的结构与状态,就可以改变玻璃钢的某些性能和用途。也就是说,玻璃钢的性能除决定原材料外,在很大程度上还决定于界面。
将无机增强纤维与有机聚合物基体这两类本质上不相容的材料直接复合成玻璃钢时,是不能获得理想的界面的。为了使增强纤维与基体之间牢固的粘结在一起,以达到提高玻璃钢性能的目的,就需要对玻璃纤维进行表面处理,所谓表面处理,就是在玻璃纤维表面涂覆上一层称为表面处理剂的物质,这种表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质,以利用玻璃纤维与合成树脂间形成一个良好的粘结界面,从而达到提高玻璃钢各种性能的目的。
近10多年来,玻璃纤维的表面处理在玻璃钢工业生产和研究领域中越来越显得重要,事实也证明了玻璃钢及其织物,经过适当的表面处理剂处理后,可明显的改善其耐磨、耐折、耐水、电绝缘等性能,对其物品的强度,特别是湿态下的强度提高有着显著的效果。目前国内外对此都在不断研究、积极进行推广。玻璃纤维未经处理剂处理,其制成的玻璃钢最后弯曲强度都是较低的,而经处理后的玻璃钢其强度下降缓慢,表明了表面处理与否对提高玻璃钢的各种性能是十分明显的。表面处理的工艺方法有前处理法、后处理法和迁移法三种。
1、后处理法
这是目前国内外普遍采用的一种方法,凡是使用了纺织型浸润剂,例如用石蜡乳剂制得的玻璃纤维制品,在用于制作玻璃钢之前,原则上都采用此法处理。此法分为两步进行,先用洗涤法或者灼烧法除去拉丝过程中涂覆在玻璃纤维表面的纺织型浸润剂(石蜡或淀粉),再经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺,使纤维表面被覆上一层偶联剂。它与前处理法相比,处理效果好,处理质量稳定,但工艺及设备复杂、玻璃纤维强度损失大。
2、前处理法
这种方法是适当改变浸润剂的配方,使之即能满足拉丝、纺织各道工序的要求,又不妨碍树脂基体对玻璃纤维的浸润和粘结,将偶联剂等化学处理剂加入到上述的浸润剂中,在拉丝过程中表面处理剂就被覆到玻璃纤维表面上,用这种被覆了增强型浸润剂的纤绳织成的玻璃布叫前处理布。这种纤维在制作玻璃钢前就不需要再作任何处理而可以直接使用。
3、迁移法
这种处理方法是将处理剂直接加入到树脂胶液中,这样在玻璃纤维浸胶的同时就包覆了处理剂。处理剂在树脂胶液中将发生玻璃纤维表面的“迁移”,进而与玻璃纤维表面发生反应,产生偶联反应,这种方法叫迁移法。迁移法的处理效果比前处理法和后处理法差一些,但其工艺操作简单,不需要大的设备。
如何除去石蜡浸润剂及被覆偶联剂
(一)除去石蜡浸润剂
涂有古墓、淀粉等纺织型浸润剂的玻璃纤维及其织物,在用于玻璃钢制作前必须除去,除去的程度用残留量表示,即在织物上残存的没一、蜡等物质的百分含量。除去纺织型浸润剂主要有洗涤法和热处理法两种,常用的是热处理法。洗涤法是按浸润剂的组成,采用碱液、肥皂水、有机溶剂等,分解和洗去浸润剂,经洗涤后,玻璃布上的残留量一般可降低到0.3~0.5%。热处理法是对纤维及其织物加热,经挥发、碳化、烘烘除去其表面的纺织型浸润剂,根据加热温度可分为低温(250~300℃)、中温(300~450℃)、高温(>450℃);处理过程分间歇法和连续法。通常采用连续法处理,此法是将玻璃布通过辊筒和牵引机构,连续通过一个用煤气或电加热的炉内进行灼烧,最后自动收卷,热处理的温度和时间视要求而定。一般高温热处理条件为550~600℃经几十秒钟即可。
经热处理的玻璃布,虽然保留强度较低,但由于残留物含量少,有利于表面处理剂与玻璃纤维表面的作用,最后所制得的玻璃钢的强度并不低。
热处理后的玻璃布,因纤维表面完全裸露在空气中,很易吸附空气中的水分,因此,应及时进行下一步的表面化学处理或直接使用。对于含碱量高的玻璃纤维更应该注意这一点,热处理后暂时不用的玻璃布,应放入塑料袋内密封保存,以免吸潮风化而报废。
(二)被覆偶联剂
玻璃纤维及其织物表面被覆偶联剂,可以在立式或卧式浸胶机中进行,也可在热处理与偶联剂处理同时进行的联合机组内进行。
联合机组处理布的流程如下:
送布—贮布—热处理—浸渍处理液—烘焙—水洗—烘干—收卷。
用不同的偶联剂进行后处理,其工艺流程都大致类同,只是处理液不同,烘焙温度和时间有所不同。
有机络合物类处理剂,其中最常用的是:甲基丙烯酸氯化铬盐,即沃兰,处理液配制时应在搅拌下慢慢滴入浓度为5%的氨水,调节PH值到5~6之间,配好的处理液再放置8小时后,待PH值稳定了再用更好。沃兰处理液浓度一般为1~3%。
此外常用的偶联剂还有A-151,KH-550,KH-560,KH-570,KH-590,ND-12,B-201,B-202等。

第4题:

高性能纤维的表面处理方法有哪些?


正确答案:(1)表面清洁处理
(2)表面氧化处理
(3)表面涂层
(4)化学气相沉积
(5)电聚合处理
(6)低温等离子处理
(7)表面接枝

第5题:

为了获得胶接强度高、耐久性能好的胶接点,就必须对各种胶接表面进行适宜的处理。其表面处理的基本原则是什么?表面处理的主要方法有哪些?


正确答案: 原则:①设法提高表面能;②增加粘结的表面积;③出去粘结表面上的污物及疏松层方法:①机械处理法;②化学处理法;③溶剂及超声波清洗法;④放电法(对高分子材料)等

第6题:

什么是化学键理论?化学键理论有什么缺陷?举例说明化学键理论在碳纤维表面处理中的应用。


正确答案:(1)化学键理论认为两相之间实现有效的粘接,两相的表面应含有能相互发生化学反应的活性基团,通过官能团的反应以化学键合形成界面。若两相不能进行化学反应,也通过偶联剂的媒介作用以化学键相互结合。
(2)缺陷:不能解释以下现象
①有些偶联剂不含有与基体树脂起反应的活性基团,却有很好的处理效果。
②偶联剂在增强纤维表面有多层结构而并非由化学键理论推导的单层结构,
③基体树脂固化,热应力松弛效应。
(3)应用:在表面氧化或等离子、辐射等处理过程中,纤维表面产生了羧基、羟基等含氧活性基团,提高了与环氧等基体树脂的反应能力,使界面形成了化学键,大大提高了粘接强度。

第7题:

下面属于碳纤维表面处理方法的是()

  • A、表面氧化法
  • B、气相还原法
  • C、液相还原法
  • D、表面涂层法

正确答案:D

第8题:

眼球表面异物的处理方法是怎样的?


正确答案:首先不要揉眼,应该轻闭双眼,有时随着眼泪分泌,异物就被冲出来了。如果还在眼内,应当请别人或到医院检查,明确异物的位置、性质。有的异物躲在穹窿结膜上,有的在睑结膜面上,还有的粘在角膜上,最好用消毒棉签轻轻擦去。对角膜上的异物不太好取或时间较长,已有铁锈沉着或边缘有浸润的,必须到医院处理。因为角膜感觉灵敏,一碰角膜眼球就会转动,反而容易擦伤角膜,所以应由医生点表麻药水(地卡因)后取出异物。如果沙粒嵌入角膜内,可以用一折弯的消毒针头(一般用4号针头)将沙粒取出,并点消炎眼药水,必要时还要涂消炎眼膏包扎,次日复查。对角膜异物有锈斑且伴有角膜浸润,在异物清除后结膜下应注射抗生素,2天后如仍觉得眼睛有异物感、眼红、怕光、流泪,应再到医院检查,注意有无角膜发炎,以便及时治疗。

第9题:

纤维表面处理的作用有哪些?


正确答案:表面处理的作用:
1)消除表面杂质。增大比表面积;
2)增大表面能,提高对基体树脂的润湿性;
3)引进反应性官能团,与基体形成化学键;
4)形成界面过渡区。

第10题:

在制造玻璃纤维增强复合材料时,往往对玻璃纤维进行表面处理,说明其原因和目的。


正确答案: 由于聚合物通常是非极性的,而玻璃纤维通常是极性的,两者之间的粘接比较困难,通常用偶联剂对玻璃纤维表面进行处理,目的:
偶联剂的作用(functions of coupling agent):
①在两相界面形成化学键,大幅度提高界面粘接强度
②改善了界面对应力的传递效果
③提供了一个可塑界面层,可部分消除界面残余应力
④提供了一个防水层,保护了界面,阻止了脱粘和腐蚀的发生