复合材料用纸张的表面处理方法技术

复合材料用纸张的表面处理方法，本发明专利技术涉及纸张的表面处理方法。本发明专利技术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。本方法：将待处理的纸张进行等离子体处理后，再在表面涂覆硅烷偶联剂溶液，干燥后即可。本方法处理后的纸张可作为树脂基复合材料的增强体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纸张的表面处理方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术方法，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。本专利技术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。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中用于产生等离子体的气体是氨气、氧气、惰性气体或空气。其它与具体实施方式一至三之一相同。本实施方式中产生的等离子体为冷等离子体。所述的惰性气体为氮气或氦气。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三中等离子体发生装置是射频等离子体发生器或微波等离子体发生器。其它与具体实施方式一至四之一相同。本实施方式中等离子体发生器给用于产生等离子气体的氧气、氮气等发生源提供环境，使其变成等离子体。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中离子体发生装置的处理功率为50～500W。其它与具体实施方式一至五之一相同。本实施方式中等离子体发生器的功率越大，处理强度越高。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中离子体发生装置的处理功率为100～300W。其它与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中等离子体作用于纸张表面的处理时间为0.5～25min。其它与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中等离子体作用于纸张表面的处理时间为20min。其它与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤四中硅烷偶联剂的质量百分浓度为0.8％。其它与具体实施方式一至九之一相同。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是所述的纸包括凸版纸、新闻纸、胶版纸、铜版纸、画报纸、书面纸、压纹纸、字典纸、书写纸、白板纸或牛皮纸。其它与具体实施方式一至十之一相同。以下通过实施例验证本专利技术的有益效果：实施例1:(参考附图1)本实施例的复合材料用纸张的表面处理方法按以下步骤进行：一、将待处理的报纸7放置于改性室内的开口有机玻璃容器6，再将改性室4抽真空至真空室内的绝对压力为15Pa；二、将氧气以40m1/min的流量通入改性室4内；三、启动等离子体发生器9，等离子体发生器的功率为100W，使产生的等离子体作用于纸张表面，分别进行等离子体处理5min(试样1)、10min(试样2)、20min(试样3)、30min(试样4)、40min(试样5)；四、以乙醇为溶剂，将硅烷偶联剂配成质量百分浓度为0.5％的溶液，涂于经步骤三本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合材料用纸张的表面处理方法，其特征在于该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。

【技术特征摘要】
1.复合材料用纸张的表面处理方法，其特征在于该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。
2.根据权利要求1所述的复合材料用纸张的表面处理方法，其特征在于步骤一中改性
室抽真空后的气压为5～30Pa。
3.根据权利要求1所述的复合材料用纸张的表面处理方法，其特征在于步骤一中改性
室抽真空后的气压为6～20Pa。
4.根据权利要求1或2所述的复合材料用纸张的表面处理方法，其特征在于步骤二中
用于产生等离子体的气体是氨气、氧气、惰性气体或空气。
5.根据权利要求1或2所述的复合材料用纸张的表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜再兴，张东杰，程浩，王明强，毛娇，白永平，刘宇艳，刘丽，黄玉东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23