[发明专利]复合材料用纸张的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及纸张的表面处理方法。

背景技术

目前，复合材料的应用日渐广泛，碳纤维、玻璃纤维、凯芙拉纤维等作为增强材料制得的复合材料在比模量、弹性模量、比强度、抗拉强度等方面都变现出优异的性能，在航天航空、汽车行业等领域得到了广泛的应用，但玻璃纤维和碳纤维复合材料在给人类生活带来方便的同时,又给人类带来了资源短缺、回收利用及环境影响等新的问题。植物纤维增强树脂复合材料是利用天然可再生植物纤维与树脂基体复合而成的一种新型复合材料如以天然植物纤维为增强体的环氧树脂复合材料，为树脂复合材料的应用开辟了新的途径。其中以天然植物纤维制备而成的纸张作为增强体的复合材料，因为植物纤维张价格便宜，来源广泛，可大大降低复合材料的成本，但是纸张增强的复合材料存在因纸张增强体易吸湿，同时又因为纸张中的天然植物纤维具有较强的极性，而树脂为非极性物质，极性不同，而使纸张增强体与树脂基体相容性差，使纸强增强的复合材料的界面胶合性能差，使纸张在树脂复合材料中的应用受到制约。

发明内容

本发明是要解决现有的纸张增强的复合材料中纸强增加体易吸湿且与树脂基体的相容性差的技术问题，而提供复合材料用纸张的表面处理方法。

本发明的复合材料用纸张的表面处理方法按以下步骤进行：

一、将待处理的纸张放置于改性室内，再将改性室抽真空；

二、将用于产生等离子体的气体通入改性室内；

三、启动等离子体发生装置，使产生的等离子体作用于纸张表面，进行等离子体处理；

四、以水和/或醇为溶剂，将硅烷偶联剂配成质量百分浓度为0.5％～1％浓度的溶液，涂于经步骤三处理的纸张表面，干燥后，完成复合材料用纸张的表面处理。

本发明的方法是在高真空环境中，通过等离子体发生装置形成高能量的等离子体，对纸张的表面进行轰击，以氧气为例，说明在纸张的表面发生如下物理化学变化：

(1)纸张表面的部分高分子链断开，形成化学反应活性高的自由基；

(2)以等离子体状态存在的氧气原子和离子等自由基，迅速与纸张表面的自由基结合，形成新的化学键；

(3)纸张表面受到轰击和刻蚀，微观结构由光滑变粗糙，有利于脲醛树脂、环氧树脂、或不饱和聚酯树脂的渗透。涂覆硅烷偶联剂层，更提高了纸张与树脂界面胶合性能。

本发明方法，纸张经等离子体进行表面处理后，纸张纤维表面形态发生了显著变化，以氧气作为等离子体发生源时，引入了多种含氧基团，使表面易粘性和亲水性增强，有利于粘结、涂覆，使纸张与树脂进行更好复合，得到性能较高的复合材料。

本发明的方法还具有工艺简单、操作方便、加工速度快、处理效果好、成本低、不易引起环境污染、节能等优点。

附图说明

图1为试验1的等离子体处理过程示意图。图中1为改性气源，2为减压阀，3为流量计，4为改性室，5为改性室盖，6为开口容器，7为待处理的纸张，8为真空泵，9为等离子体发生器；

图2是实施例1中试样0′拉伸断面的SEM图；

图3是实施例1中试样1′拉伸断面的SEM图；

图4是实施例1中试样2′拉伸断面的SEM图；

图5是实施例1中试样3′拉伸断面的SEM图；

图6是实施例1中试样4′拉伸断面的SEM图；

图7是实施例1中试样5′拉伸断面的SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的复合材料用纸张的表面处理方法按以下步骤进行：

一、将待处理的纸张放置于改性室内，再将改性室抽真空；

二、将用于产生等离子体的气体通入改性室内；

三、启动等离子体发生装置，使产生的等离子体作用于纸张表面，进行等离子体处理；

四、以水和/或醇为溶剂，将硅烷偶联剂配成质量百分浓度为0.5％～1％的溶液，涂于经步骤三处理的纸张表面，干燥后，完成复合材料用纸张的表面处理。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中改性室抽真空后的真空度为5～30Pa。其它与具体实施方式一相同。

本实施方式中改性室的真空度值越小，越易于形成等离子体，处理强度越高。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中改性室抽真空后的真空度为6～20Pa。其它与具体实施方式一相同。