CN101532244B - 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 - Google Patents
等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101532244B CN101532244B CN2008102074112A CN200810207411A CN101532244B CN 101532244 B CN101532244 B CN 101532244B CN 2008102074112 A CN2008102074112 A CN 2008102074112A CN 200810207411 A CN200810207411 A CN 200810207411A CN 101532244 B CN101532244 B CN 101532244B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular weight
- weight polyethylene
- plasma
- ultra
- high molecular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 71
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N caprylic alcohol Natural products CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)Cl BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloroethane Chemical compound CC(Cl)(Cl)Cl UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 1-chlorobutane Chemical compound CCCCCl VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DVECBJCOGJRVPX-UHFFFAOYSA-N butyryl chloride Chemical compound CCCC(Cl)=O DVECBJCOGJRVPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 2
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol monomethyl ether acetate Natural products COCCOC(C)=O XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FLTJDUOFAQWHDF-UHFFFAOYSA-N trimethyl pentane Natural products CCCCC(C)(C)C FLTJDUOFAQWHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 4
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Natural products C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 3
- IBXNCJKFFQIKKY-UHFFFAOYSA-N 1-pentyne Chemical compound CCCC#C IBXNCJKFFQIKKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- KDKYADYSIPSCCQ-UHFFFAOYSA-N but-1-yne Chemical compound CCC#C KDKYADYSIPSCCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- ILLHQJIJCRNRCJ-UHFFFAOYSA-N dec-1-yne Chemical compound CCCCCCCCC#C ILLHQJIJCRNRCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006253 high performance fiber Polymers 0.000 description 2
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 2
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 2
- IIYFAKIEWZDVMP-UHFFFAOYSA-N tridecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCC IIYFAKIEWZDVMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N undecane Chemical compound CCCCCCCCCCC RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- AFVDZBIIBXWASR-AATRIKPKSA-N (E)-1,3,5-hexatriene Chemical compound C=C\C=C\C=C AFVDZBIIBXWASR-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CGHIBGNXEGJPQZ-UHFFFAOYSA-N 1-hexyne Chemical compound CCCCC#C CGHIBGNXEGJPQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVSFLVNWJIEJRV-UHFFFAOYSA-N 1-undecyne Chemical compound CCCCCCCCCC#C YVSFLVNWJIEJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N Isocyanic acid Chemical compound N=C=O OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N POPOP Chemical compound C=1N=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2OC(=CN=2)C=2C=CC=CC=2)OC=1C1=CC=CC=C1 MASVCBBIUQRUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229910005965 SO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920010741 Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Polymers 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N allene Chemical compound C=C=C IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N anhydrous cyanic acid Natural products OC#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005577 anthracene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- YVXHZKKCZYLQOP-UHFFFAOYSA-N hept-1-yne Chemical compound CCCCCC#C YVXHZKKCZYLQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N nile red Chemical compound C1=CC=C2C3=NC4=CC=C(N(CC)CC)C=C4OC3=CC(=O)C2=C1 VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSSQSXOTMIGBCF-UHFFFAOYSA-N non-1-yne Chemical compound CCCCCCCC#C OSSQSXOTMIGBCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- YRZZLAGRKZIJJI-UHFFFAOYSA-N oxyvanadium phthalocyanine Chemical compound [V+2]=O.C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 YRZZLAGRKZIJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Chemical group C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920006112 polar polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003213 poly(N-isopropyl acrylamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 208000034301 polycystic dysgenetic disease of parotid salivary glands Diseases 0.000 description 1
- 229920000015 polydiacetylene Chemical group 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 229920000259 polyoxyethylene lauryl ether Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N propyne Chemical compound CC#C MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003219 pyrazolines Chemical group 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法，包括：(1)将二氧化硅纳米颗粒经超声波震荡技术配制成质量百分比为0.01～15％的有机溶剂或水的溶胶液；或(2)将有机-无机纳米颗粒的先驱液与二氧化硅纳米颗粒经杂化反应制得的纳米二氧化硅溶胶液；(3)将上述溶胶溶液涂覆在超高分子量聚乙烯纤维表面，涂覆方法为喷涂或浸轧的方法；(4)在10～150℃将超高分子量聚乙烯纤维烘干并收集溶剂，然后超高分子量聚乙烯纤维经等离子发生装置被引入等离子体氛围区进行等离子体表面改性。经本发明处理过的超高分子量聚乙烯纤维与有机基体材料之间的复合性能得到了大大提高，该工艺简单、、处理效果好、成本低、不易引起环境污染，并且还可以降低能耗。
Description
技术领域
本发明属超高分子量聚乙烯纤维表面改性的制备领域，特别是涉及一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的一种高性能纤维。它是以超高分子量聚乙烯为原料，经过高压固态挤压法、增塑熔融纺丝法、表面结晶生长法、超拉伸或局部超拉伸法、凝胶纺丝-热拉伸法等工艺制备的，一种具有高强度、高模量的高性能纤维。它的相对分子质量为100万～600万，分子形状为线型伸直链结构，取向度接近100％，强度相当于优质钢材的15倍左右，比碳纤维高2倍，比芳纶高40％，密度为0.97g/cm3，还具有耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。因此，UHMWPE纤维是制作软质防弹服、防刺衣、轻质防弹头盔、运钞车防弹装甲、直升机防弹装甲、轻质高压容器、航天航空结构件、渔网、赛艇、帆船、滑雪撬等的理想材料。但是，由于UHMWPE纤维本身是由非极性的亚甲基形成的线性长链，纤维分子间没有较强的分子间作用力；纤维表面呈化学惰性，难以与树脂形成化学键合；在生产中经高倍拉伸形成的高度结晶和高度取向而导致的光滑表面。所有这些因素的共同作用使纤维的表面能很小，用作复合材料的增强材料时难以与基体树脂形成良好的界面粘接。
提高UHMWPE纤维与树脂基体间的界面粘接强度，可以通过表面涂覆法、化学试剂浸蚀、等离子体处理改性、电晕放电处理、光氧化表面改性处理、辐射接枝处理等方法对纤维进行改性，使纤维惰性表面层活化，在非极性的纤维表面引入羧基、羰基、羟基等极性基团。以及低温等离子处理法等。其中低温等离子处理法由于其高效迅速，对材料基本性能不造成损伤以及环境友好，受到广泛的关注。
中国专利CN 1431358A同时提高高强聚乙烯纤维耐热、抗蠕变和粘接性的方法利用光敏剂和交联剂组成的有机溶液浸渍聚乙烯纤维，然后再将纤维进行紫外光辐照交联；专利Int.C1D01MI5/00(2006.01)提出用本征导电聚合物单体吡咯或噻吩在真空中处理浸泡过有机磺酸铁盐的超高分子量聚乙烯纤维获得纤维表面改性。
中国专利文献CN1035308A公开了一种提高UHMWPE纤维表面粘接性的方法。它采用UHMWPE纤维表面进行等离子体处理的方法。此方法可有效提高纤维对树脂基体的浸润性和表面粘接强度。但该法设备条件要求高，工业化难度较大，且处理不当会使纤维力学性能显著下降。
SilVerstein M.S.等用铬酸试剂处理UHMWPE纤维的表面改性方法，粘接性能提高了6倍。但该方法使纤维表面受到了腐蚀，对纤维强度影响较大。
美国专利文献USP6172163也公开了一种提高纤维表面粘接性能的方法。此方法是利用聚乙烯的高结晶性能，采用纯物理的方法，使纤维表面的无定型区发生溶解后重新结晶而在纤维表面形成一层“分子刷”。用这种方法处理的UHMWPE纤维与树脂复合后，纤维粘接性能得到了很大的提高。但该方法同样工序繁琐，工艺条件苛刻，且处理不当也会造成UHMWPE纤维力学性能的显著下降。
中国专利文献CN1693544A公开了一种提高UHMWPE纤维表面粘接性的方法。此方法是将极性聚合物溶解在UHMWPE冻胶纤维的常规萃取剂中，制成复合萃取剂，再将UHMWPE冻胶纤维在复合萃取剂中萃取，然后经拉伸等后工序处理制成粘接性能有较大提高的UHMWPE纤维。该方法虽能较好的保持UHMWPE纤维的原有强度，但纤维粘接强度提高程度有限，没有达到理想和实用的目标。
美国专利文献LJSP5039549和USP5755913公开的方法是在等离子体、臭氧、电晕放电或紫外辐照下，将UHMWPE纤维表面接枝上一些含极性基团单体(如丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈等)的表面改性方法，可大大提高UHMWPE纤维的表面粘接性能，但该方法工序繁琐，且接枝处理的最佳工艺条件难以掌握，工业化前景渺茫。
中国专利CN1035308A公开了一种提高UHMWPE纤维表面粘结性能的方法，它是将UHMWPE纤维表面进行等离子体处理，此方法可有效提高纤维对常用基料的润湿性和表面粘结强度，但对纤维的热性能和蠕变性能没有影响。但该专利没有利用纳米材料制备溶胶技术，更没有提到利用纳米二氧化硅溶胶技术涂覆UHMWPE纤维，特别是经纳米二氧化硅溶胶涂覆后的UHMWPE纤维再经等离子体技术进行表面改性的方法以上专利没有涉及。
低温等离子体是一种处于非热力学平衡状态下的等离子体，其中粒子的能量一般约为几个至十几电子伏特，大于材料的结合键能，完全可以破坏材料的化学键而形成新键，其能量又远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响材料的本体性能。因此，常温，常压等离子体能提高纳米粒子的化学反应活性，使用等离子体对涂敷纳米二氧化硅溶胶的UHMWPE纤维材料表面进行处理可引起传统物理与化学方法无法实现的材料表面的物理化学改性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法，经本发明处理过的超高分子量聚乙烯纤维与有机基体材料之间的复合性能得到了大大提高，该工艺简单、处理效果好、成本低、不易引起环境污染，并且还可以降低能耗。
本发明的一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法，包括：
(1)将二氧化硅纳米颗粒经超声波震荡技术配制成质量百分比浓度为0.01～15％的有机溶剂或水的溶胶液；
或(2)将有机-无机纳米颗粒的先驱液与二氧化硅纳米颗粒经杂化反应制得质量百分比浓度为0.01～15％的纳米二氧化硅溶胶液；
(3)将上述溶胶溶液涂覆在超高分子量聚乙烯纤维表面，涂覆方法为喷涂或浸轧的方法；
(4)在10～150℃下将超高分子量聚乙烯纤维烘干并收集溶剂，然后超高分子量聚乙烯纤维被经等离子发生装置引入等离子体氛围区进行等离子体表面改性，处理功率为10～15000w，时间为0.5～300秒；将处理后的超高分子量聚乙烯纤维在自动收卷机中进行在线收卷，通过调节收卷轴的速度来调节超高分子量聚乙烯纤维的走线速度，根据不同加工工艺的需要，超高分子量聚乙烯纤维经过等离子体喷嘴的距离，速度进行相应的调整。
所述步骤(1)中的有机溶剂为己烷，异戊烷，正戊烷，石油醚，环己烷，异辛烷，三氟乙酸，三甲基戊烷，环戊烷，庚烷，丁基氯，丁酰氯，三氯乙烯，四氯化碳，三氯三氟代乙烷，，甲苯，对二甲苯，氯苯，邻二氯苯，二乙醚，苯，异丁醇，二氯甲烷，二氯化乙烯，正丁醇，甲基异丁酮，四氢呋喃，乙酸乙酯，异丙醇，氯仿，甲基乙基酮，二恶烷，吡啶，丙酮，硝基甲烷，乙酸，乙腈，苯胺，二甲基甲酰胺，甲醇，乙二醇，正辛醇，正己醇，环己醇，正丙醇，二丙酮醇，二甲亚砜DMSO，二硫化碳，三氯乙烷，丁酮，乙二醇二甲醚，乙二醇一甲醚或乙酸丁酯。
所述步骤(2)中的有机纳米颗粒为带反应性基团的有机化合物，蒽、苝、聚二乙炔、吡唑啉衍生物有机纳米晶PDDP、DPP、DAP、聚对苯乙烯撑PPV、噻吩齐聚物、1，4-二-(2-(5-苯基氧氮唑基))苯、芘有机小分子、蒽的纳米线、有机小分子芘的纳米管、芘-聚吡咯、有机荧光染料Nile红、酞菁氧钒、聚对苯乙烯撑PPV、苯乙烯St、油酸、羧酸、异氰酸、聚异丁烯酸、聚丁基丙烯酸、聚甲基丙烯酸PMA、甲基丙烯酸、聚甲基丙烯、硅烷、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、多异氰酸苯酯、甲苯二异氰酸酯聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯ACR、脂肪酸盐，甲基丙烯酸甲酯MMA、铝酸酯、钛酸酯等含酯基团酯类、PVA聚乙烯醇等醇类、有机分子十六烷基三甲基溴化铵、氨基化硅、聚苯胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等酰氨类、聚氧乙烯十二烷基醚、聚N一异丙基丙烯酸胺接枝聚苯乙烯、PEG接枝聚苯乙烯、PEG接枝聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇接枝聚苯乙烯；
所述的无机纳米颗粒选自纳米级金属、纳米级金属氧化物、纳米级非金属、纳米级非金属氧化物中的一种或几种；
所述的纳米级金属为银、铜或其混合物；
所述的纳米级金属氧化物选自钛、铝、锆、铁、锡、锌、钡、镍的氧化物中的一种或几种的混合物；
所述的纳米级非金属及其氧化物选自碳纳米管、二氧化硅、蒙脱土、磷氧化物等中的一种或几种的混合物；
所述的等离子体发生装置是各类等离子体发生器，等离子体氛围由等离子体发生器产生，并经由喷嘴机构喷射到常温、常压的大气环境中形成的等离子体氛围，应用于工业化大批量生产；
所述的等离子体选自氦气、氩气或功能性气体中的一种或几种，其中氦气、氩气摩尔比为50％-99.99％，功能性气体为0.001～30％，同时流经等离子体形成区形成等离子体氛围；
所述的功能性气体为SO2、氨气、氧气、氢气、氮气、四氟化碳、二氧化碳、甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷C3H8、丁烷C4H10、戊烷C5H12、己烷C6H14、庚烷C7H16、辛烷C8H18、壬烷C9H20、癸烷C10H22、十一烷C11H24、十二烷C12H26、十三烷C13H28、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、戊烯(C5H10)、己烯(C6H12)、丙二烯(C3H4)、丁二烯(C4H6)、异戊二烯(C5H8)、己三烯(C6H8)、乙炔(C2H2)、丙炔(C3H4)、丁炔(C4H6)、戊炔(C5H8)、己炔(C6H10)、庚炔(C7H12)、辛炔(C8H14)、壬炔(C9H16)、癸炔(C10H18)、十一炔(C11H20)、四氟乙烯和硅烷、各种硅氧烷气体、丙烯酸，甲基丙烯酸的蒸汽或它们组合气体。
通过等离子体表面处理，涂敷纳米二氧化硅溶胶的UHMWPE纤维材料表面发生多种物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性及电性能等分别得到改善，使材料表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘结性，有利于粘结、涂敷。
本发明的超高分子量聚乙烯纤维经等离子体处理后表面发生如下的物理化学变化：(1)超高分子量聚乙烯纤维表面以及表面涂敷的纳米材料表面的部分化学键断开，形成化学活性高的自由基；(2)以等离子体状态存在的自由基，迅速与超高分子量聚乙烯纤维表面以及表面涂敷的纳米材料表面的自由基结合，形成新的化学键；(3)超高分子量聚乙烯纤维表面以及表面涂敷的纳米材料表面受到轰击和刻蚀，微观结构由光滑变粗糙，有利于有机基体材料如树脂的渗透。
有益效果
(1)本发明处理过的超高分子量聚乙烯纤维与基体树脂的浸润速度得到提高，浸润量增大，浸润效果改善，使其复合材料的成型工艺性和整体综合性能更优化；
(2)该方法操作方便、工艺简单、加工速度快、处理效果好、成本低、不易引起环境污染，并且还可以降低能耗。
附图说明
图1为超高分子量聚乙烯纤维的表面处理方法的工艺流程图；
图2为经氦等离子体处理的超高分子量聚乙烯纤维的接触角照片；
图3为经氦等离子体处理的超高分子量聚乙烯纤维的红外图谱；
图4为经氧等离子体处理的超高分子量聚乙烯纤维的接触角照片
图5为经氧等离子体处理的超高分子量聚乙烯纤维的红外图谱；
图6为经氦等离子与氧等离子体处理的超高分子量聚乙烯纤维的红外差谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
氦等离子体处理纳米二氧化硅溶胶涂覆超高分子量聚乙烯纤维
如图1所示，将待处理的超高分子量聚乙烯纤维1沿溶胶浸轧装置2的花篮外圆线浸入百分比浓度为0.05％纳米二氧化硅溶胶，进行浸轧加工，而后超高分子量聚乙烯纤维被导入烘干装置3，在60℃下烘干并收集溶剂，然后超高分子量聚乙烯纤维1被引入等离子体喷嘴4的等离子体氛围区进行等离子体表面改性处理，纤维束上表面距喷嘴距离5MM，纤维束下表面距离喷嘴＜20MM，功率40瓦，处理时间2秒，将处理后的超高分子量聚乙烯纤维1在自动收卷机5进行在线收卷，通过调节收卷轴的转速来调节超高分子量聚乙烯纤维的走线速度。根据不同加工工艺的需要，超高分子量聚乙烯纤维经过等离子体喷嘴的距离，速度进行相应的调整。
超高分子量聚乙烯纤维表面处理效果：接触角照片如图2，红外图谱如图3。
实施例2
氧等离子体处理纳米二氧化硅溶胶涂覆超高分子量聚乙烯纤维
如图1所示，将待处理的超高分子量聚乙烯纤维1沿溶胶浸轧装置2的花篮外圆线浸入百分比浓度为0.05％纳米二氧化硅溶胶，进行浸轧加工，而后超高分子量聚乙烯纤维被导入烘干装置3，在110℃下烘干并收集溶剂。然后超高分子量聚乙烯纤维1被引入等离子体喷嘴4的等离子体氛围区进行等离子体表面改性处理，纤维束上表面距喷嘴距离5MM，纤维束下表面距离喷嘴＜20MM，功率40瓦，处理时间2秒，将处理后的超高分子量聚乙烯纤维1在自动收卷机5进行在线收卷，通过调节收卷轴的转速来调节碳纤维的走线速度。根据不同加工工艺的需要，超高分子量聚乙烯纤维经过等离子体喷嘴的距离，速度进行相应的调整。
超高分子量聚乙烯纤维表面处理效果：接触角照片如图4，红外图谱如图5。
Claims (2)
1.一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法，包括：
(1)将二氧化硅纳米颗粒经超声波震荡技术配制成质量百分比浓度为0.01～15％的有机溶剂或水的溶胶液；
(2)将上述溶胶液涂覆在超高分子量聚乙烯纤维表面，涂覆方法为喷涂或浸轧的方法；
(3)在10～150℃将超高分子量聚乙烯纤维烘干并收集溶剂，然后超高分子量聚乙烯纤维经等离子发生装置被引入等离子体氛围区进行等离子体表面改性，处理功率为10～15000w，时间为0.5～300秒；将处理后的超高分子量聚乙烯纤维在自动收卷机中进行在线收卷，通过调节收卷轴的速度来调节超高分子量聚乙烯纤维的走线速度；其中等离子体发生装置是各类等离子体发生器，等离子体氛围由等离子体发生器产生，并经由喷嘴机构喷射到常温、常压的大气环境中形成的等离子体氛围。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的有机溶剂为己烷，异戊烷，正戊烷，石油醚，环己烷，异辛烷，三氟乙酸，三甲基戊烷，环戊烷，庚烷，丁基氯，丁酰氯，三氯乙烯，四氯化碳，三氯三氟代乙烷，甲苯，对二甲苯，氯苯，邻二氯苯，二乙醚，苯，异丁醇，二氯甲烷，二氯化乙烯，正丁醇，甲基异丁酮，四氢呋喃，乙酸乙酯，异丙醇，氯仿，甲基乙基酮，二恶烷，吡啶，丙酮，硝基甲烷，乙酸，乙腈，苯胺，二甲基甲酰胺，甲醇，乙二醇，正辛醇，正己醇，环己醇，正丙醇，二丙酮醇，二甲亚砜DMSO，二硫化碳，三氯乙烷，丁酮，乙二醇二甲醚，乙二醇一甲醚或乙酸丁酯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102074112A CN101532244B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102074112A CN101532244B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101532244A CN101532244A (zh) | 2009-09-16 |
| CN101532244B true CN101532244B (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=41103093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008102074112A Expired - Fee Related CN101532244B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101532244B (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903880B (zh) * | 2012-10-26 | 2015-08-19 | 夏伟绩 | 阀控式铅蓄电池用超细玻璃纤维胶体复合隔板的制作方法 |
| CN103147248B (zh) * | 2013-03-22 | 2015-01-21 | 东华大学 | 一种超疏水织物的连续化处理设备 |
| CN104278511A (zh) * | 2013-07-10 | 2015-01-14 | 宁波大学 | 一种超高分子量聚乙烯纤维复合表面改性方法 |
| CN104278510A (zh) * | 2013-07-10 | 2015-01-14 | 宁波大学 | 一种超高分子量聚乙烯纤维复合表面改性方法 |
| CN104230362B (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-02 | 贵州宏安制动器科技有限公司 | 一种碳基陶瓷制动片原料中的陶瓷纤维改性方法 |
| CN105348621A (zh) * | 2015-12-20 | 2016-02-24 | 高大元 | 一种耐高温聚乙烯纤维橡胶复合材料的制备方法 |
| CN106930107B (zh) * | 2015-12-31 | 2020-06-19 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 包覆无机钛层的uhmwpe复合材料及其制备方法 |
| CN107587343A (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-16 | 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所 | 等离子体对超高分子量聚乙烯纤维/织物表面处理方法 |
| CN108532286A (zh) * | 2017-03-06 | 2018-09-14 | 浙江全米特新材料科技有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯纤维的表面处理方法和处理后纤维的应用 |
| CN108914556A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-30 | 界首市鑫鸿泰家居有限公司 | 一种等离子体改性沙发面料的抗静电整理工艺 |
| CN112898608A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-04 | 四川大学 | 一种聚苯胺修饰的碳纤维复合材料、制备方法及其应用 |
| CN113604965B (zh) * | 2021-08-25 | 2022-08-23 | 辽宁洁花环保科技装备有限公司 | 一种无纺布及其制备方法 |
| CN113912069B (zh) * | 2021-10-20 | 2022-12-16 | 马惠琪 | 催化用纳米二氧化硅溶胶颗粒的制备方法 |
| CN114059347B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-08-09 | 浙江千禧龙纤特种纤维股份有限公司 | 一种提高超高分子量聚乙烯纤维与基体树脂结合性的表面改性方法 |
| CN114664492B (zh) * | 2022-04-14 | 2023-01-13 | 福建通宇电缆有限公司 | 一种铝合金电缆及其制备方法 |
| CN114892404B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-05-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面浸润性能改善方法 |
| CN119529785B (zh) * | 2025-01-22 | 2025-04-08 | 成都西油华巍科技有限公司 | 一种可加重耐高温高盐凝胶及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1035308A (zh) * | 1987-10-02 | 1989-09-06 | 戴尼马公司 | 超高分子量高定向聚烯烃产品及其制造方法和应用 |
| WO2000010703A1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-03-02 | The University Of Tennessee Research Corporation | Plasma treatment of polymer materials for increased dyeability |
| CN1563549A (zh) * | 2004-04-19 | 2005-01-12 | 太原理工大学 | 纤维表面纳米功能化处理方法 |
| CN101050595A (zh) * | 2007-05-22 | 2007-10-10 | 北京科技大学 | 纳米无机粉体包覆高分子纤维及其制备方法 |
-
2008
- 2008-12-19 CN CN2008102074112A patent/CN101532244B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1035308A (zh) * | 1987-10-02 | 1989-09-06 | 戴尼马公司 | 超高分子量高定向聚烯烃产品及其制造方法和应用 |
| WO2000010703A1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-03-02 | The University Of Tennessee Research Corporation | Plasma treatment of polymer materials for increased dyeability |
| CN1563549A (zh) * | 2004-04-19 | 2005-01-12 | 太原理工大学 | 纤维表面纳米功能化处理方法 |
| CN101050595A (zh) * | 2007-05-22 | 2007-10-10 | 北京科技大学 | 纳米无机粉体包覆高分子纤维及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吕雪娜等.常压等离子体处理后超高模量聚乙烯的老化.《纺织科技进展》.2006,(第3期),42-44. * |
| 高尚林等.等离子体表面处理改善超高分子量聚乙烯纤维表面粘结性能.《重庆建筑工程学院学报》.1992,第14卷(第2期),67-73. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101532244A (zh) | 2009-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101532244B (zh) | 等离子体处理超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 | |
| CN101532239B (zh) | 等离子体处理纳米溶胶超高分子量聚乙烯纤维改性的方法 | |
| CN101575798B (zh) | 等离子体处理纳米溶胶凯夫拉纤维改性的方法 | |
| CN101413209B (zh) | 等离子体处理涂覆纳米溶胶的碳纤维表面改性的方法 | |
| CN101413210A (zh) | 等离子体处理涂覆纳米二氧化硅的碳纤维表面改性的方法 | |
| CN103726133B (zh) | 高强度、紧凑有序多孔石墨烯纤维及其连续制备方法 | |
| Chen et al. | Hierarchical poly (p-phenylene benzobisoxazole)/graphene oxide reinforcement with multifunctional and biomimic middle layer | |
| Hiremath et al. | Recent developments in carbon fibers and carbon nanotube-based fibers: a review | |
| WO2021114321A1 (zh) | 一种柔性导电纤维膜材料及其制备方法 | |
| CN111101371B (zh) | 一种高性能碳纳米管/碳复合纤维及其快速制备方法 | |
| CN104530686B (zh) | 一种功能石墨烯/tpu薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN101851809B (zh) | 芳纶ⅲ纤维的制备方法 | |
| CN101979429B (zh) | 一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法 | |
| CN103938429B (zh) | 一种基于电晕放电的碳纤维表面处理装置及方法 | |
| JP5721939B2 (ja) | 超高分子量ポリエチレン／無機物複合材料およびその高機能繊維の製造方法 | |
| CN102586951A (zh) | 一种基于石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维的制备方法 | |
| CN101412592A (zh) | 等离子体处理涂覆碳纳米管溶胶玄武岩纤维表面改性方法 | |
| CN105220503A (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面处理的方法 | |
| CN101831802B (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面紫外辐照二步接枝法 | |
| JP2014500912A (ja) | 炭素繊維 | |
| CN100529245C (zh) | 一种超高分子量聚乙烯纤维表面改性的方法 | |
| Wu et al. | Simple-effective strategy for surface modification via annealing treatment polydopamine coating | |
| Zeng et al. | Surface modification of PBO fibers with 2, 2-Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane in supercritical carbon dioxide for enhancing interfacial strength | |
| CN114059347A (zh) | 一种提高超高分子量聚乙烯纤维与基体树脂结合性的表面改性方法 | |
| CN101532240B (zh) | 等离子体处理纳米溶胶Vectran纤维改性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120725 Termination date: 20141219 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |