等離子清洗技術(shù)在復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-06-10

自等離子清洗技術(shù)問世以來，其應(yīng)用便隨著電子等工業(yè)的快速發(fā)展而逐漸增多。目前，等離子體清洗已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體與光電工業(yè)，并在汽車、航空航天、醫(yī)學(xué)、裝飾等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。近年來，等離子清洗技術(shù)在聚合物表面活化、電子元器件制造、塑料膠接處理、提高生物相容性、防止生物污染、微波管制造、精密機(jī)械零件清洗等方面應(yīng)用較多。下面著重討論復(fù)合材料領(lǐng)域中等離子清洗工藝的應(yīng)用前景。

提高復(fù)合材料界面粘結(jié)性能

碳纖、芳綸等連續(xù)纖維具有質(zhì)輕高強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好、抗疲勞性能優(yōu)異等顯著特點(diǎn)，用于增強(qiáng)熱固性、熱塑性樹脂基復(fù)合材料所得制成品已被廣泛應(yīng)用于飛行器、武器裝備、汽車、體育、電器等多個(gè)領(lǐng)域。但是商業(yè)化的纖維材料表面通常會(huì)存在一層有機(jī)涂層，在復(fù)合材料制備過程中將會(huì)成為弱界面層而嚴(yán)重影響到樹脂與纖維之間的界面粘結(jié)作用。因此，在制備復(fù)合材料之前，需要借助一定的處理手段將其去除。

采用等離子清洗技術(shù)，可以有效避免化學(xué)溶劑對(duì)材料本體性能的損傷，在清洗材料表面的同時(shí)能夠引入多種活性官能團(tuán)，并增大表面粗糙程度，改善纖維表面自由能，有效提高樹脂與纖維兩相界面之間的粘結(jié)作用，提高復(fù)合材料的綜合性能。

提高復(fù)合材料制造工藝性能

復(fù)合材料液體模塑成型技術(shù)（LCM）主要有樹脂傳遞模塑（RTM）、真空輔助樹脂傳遞模塑（VARTM）、真空輔助樹脂注射（VARI）和樹脂膜滲透（RFI）等成型工藝。這類工藝的共同特點(diǎn)是將纖維預(yù)成型體放入模具腔體內(nèi)，再在壓力作用下注入液態(tài)樹脂并使其充分浸漬纖維，再經(jīng)固化、脫模等工序得到所需制品，具有低投入、高效率、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。但是需要解決的問題是，LCM技術(shù)多存在樹脂對(duì)纖維浸漬不理想，制品存在內(nèi)部空隙和表面干斑等現(xiàn)象。由此可見，樹脂對(duì)纖維表面的浸潤(rùn)性能會(huì)直接影響LCM成型工藝過程及其產(chǎn)品性能。因此，可以考慮通過采用等離子體清洗技術(shù)改善纖維表面的物理和化學(xué)性能，提高預(yù)成型體中纖維的表面自由能，使樹脂在同等工藝條件下（壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等）能夠更加充分地浸漬纖維表面，提高浸漬均勻性，改善復(fù)合材料液體成型的工藝性能。

提高復(fù)合材料表面涂裝性能

復(fù)合材料的成型過程需采用脫模劑，以保證其固化成型后能夠有效地與模具分離，然而脫模劑的使用不可避免地會(huì)使復(fù)合材料貼膜面殘留多余的脫模劑，造成待涂裝表面的污染現(xiàn)象，產(chǎn)生弱界面層，使涂裝后的涂層極易脫落。傳統(tǒng)的清洗方式為采用丙酮等有機(jī)溶劑對(duì)表面進(jìn)行擦拭或者采用打磨后清洗的方式，以除去殘留在復(fù)合材料制件表面的脫模劑。然而，采用上述兩種方法，不僅引入了有機(jī)溶劑的使用，而且由于打磨過程會(huì)造成大量粉塵污染，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響并且危害操作人員的人身安全。而通過綠色環(huán)保的等離子體技術(shù)清洗后，復(fù)合材料待涂裝面獲得較佳可涂裝狀態(tài)，涂裝可靠性提高，可以有效避免涂層脫落和缺陷等問題，涂裝后表面平整、連續(xù)、無流痕及氣孔等缺陷，涂層附著力較常規(guī)清洗有明顯提高，通過GB/T9286試驗(yàn)結(jié)果分級(jí)1級(jí)，滿足工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

提高復(fù)合材料多個(gè)制件間膠接性能

對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，需要將若干復(fù)合材料制件通過膠接過程連接成整體，在此過程中，如果復(fù)合材料表面存在污染，較為光滑或呈化學(xué)惰性，則不易通過涂膠的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制件間的膠接工序。傳統(tǒng)的方式是采用物理打磨方法使復(fù)合材料制件的膠接面粗糙度增加，進(jìn)而提高復(fù)合材料制件間的膠接性能。但此方法在產(chǎn)生粉塵污染環(huán)境的同時(shí)，不易達(dá)到均勻增加制件表面粗糙度的目的，易導(dǎo)致復(fù)合材料制件表面發(fā)生變形、破壞進(jìn)而影響制件膠接面的性能。因此可以考慮采用簡(jiǎn)單易控的等離子體技術(shù)，有效、精準(zhǔn)地清潔復(fù)合材料制件表面污染物，并同時(shí)改善其表面物理化學(xué)性能，最終獲得良好的膠接性能。

等離子清洗技術(shù)在復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用，不論是用于改善復(fù)合材料的界面性能，提高液體成型工藝中樹脂對(duì)纖維表面的潤(rùn)濕性能，還是用于清除制件表面污染層以提高涂裝性能，或是改善多個(gè)制件之間的膠接性能，其可靠性大多是依賴于低溫等離子體對(duì)材料表面物理以及化學(xué)性能的改善作用，去除弱界面層，或是增加粗糙度、提高化學(xué)活性，進(jìn)而增強(qiáng)兩個(gè)表面之間的浸潤(rùn)與粘結(jié)性能。