等離子體處理改善玻璃纖維與SiO2氣凝膠的結(jié)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(fā)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，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(zhì)。因此，SiO2氣凝膠具有多種技術(shù)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(diào)系統(tǒng)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(wěn)定性優(yōu)異而經(jīng)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(jié)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(wěn)態(tài)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(nèi)的各種化學健發(fā)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(jié)合。