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玻璃纖維主要是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等組成。單纖維絲的直徑大約是幾微米到二十幾微米，是一種性能非常優(yōu)異的無機非金屬材料，它具有良好的機械強度、不導電、耐高溫、抗腐蝕、吸濕低、延伸小等優(yōu)良性能。

玻璃纖維的分類有很多種，如根據(jù)化學組成可劃分為無堿玻璃纖維（E玻璃纖維）、中堿玻璃纖維以及有堿玻璃纖維（A玻璃纖維）；根據(jù)存在形式可劃分為連續(xù)纖維、短切纖維、空心玻璃纖維、玻璃粉及磨細纖維等。根據(jù)纖維的特性可劃分為高模、高強、耐酸、耐堿、耐高溫及普通纖維等。

玻璃纖維價格較為低廉，產(chǎn)量巨大，密度小、抗沖擊性能好、機械強度大、抗疲勞性能好、電絕緣性和防腐蝕性優(yōu)異，一般以復合材料中的增強材料的形式大量應用于國防軍工、建筑工程、能源化工、運動器械、電子電氣等領(lǐng)域中。

纖維增強復合材料的機械性能基本上是由纖維、基體以及它們的界面決定的。玻璃纖維的表面比較光滑且較難與其它物質(zhì)反應生成化學鍵，呈化學惰性，且商品化的玻璃纖維表面一般都有一層組成成分比較復雜的膠料，這使得玻璃纖維與樹脂基體之間兩相界面粘結(jié)較弱。較弱的界面粘結(jié)無法有效地傳遞外界應力，會使玻璃纖維增強樹脂復合材料的綜合機械強度較差，因此要對玻璃纖維進行表面處理與改性，以改善玻璃纖維與樹脂的兩相界面粘結(jié)，提高復合材料的機械強度。

常見的對玻璃纖維進行表面改性處理方法有很多，應用較為廣泛的方法主要有熱處理、酸堿刻蝕處理、偶聯(lián)劑涂層處理、稀土元素表面處理、等離子體處理等。

玻璃纖維等離子體處理原理

等離子體是一種整體呈電中性的物質(zhì)狀態(tài)，內(nèi)部含有大量由氣體電離而來的高能粒子，包括電子、離子、自由基以及未電離的中性粒子等。等離子體處理是利用這些粒子與材料表面發(fā)生相當復雜的物理化學變化，使材料表面化學成分以及物理形貌發(fā)生變化，從而達到對材料表面改性目的的一種手段。

等離子體改性處理的作用機理主要有以下三種：

(1) 表面刻蝕：等離子體中一些能量較高的粒子通過撞擊材料表面，使材料表面被刻蝕,并在材料表面形成微小的溝槽。因刻蝕而脫離材料表面的物質(zhì)分解成的氣態(tài)，然后在等離子體的作用下在材料表面，重新聚合,形成大量顆粒狀凸起。這些凸起物與刻蝕溝槽的存在大大增加了材料表面的粗糙度,并使材料表面間的接觸面積大幅度增加,從而達到提升界面相互作用力的效果。

(2) 活化材料表面，產(chǎn)生自由基：等離子體中含有數(shù)量巨大且種類繁多的活性粒子,這些活性粒子比一般的化學反應中的活性粒子更容易與材料表面反應，從而在材料表面生成一些特定官能團,如-OH、-COOH等含氧官能團。這些極性含氧基團的引入對材料的表面性能有很好的改善效果。

(3) 表面交聯(lián)：利用惰性氣體進行等離子體表面改性，由于惰性氣體較難離解，其等離子體中含有大量未離解的激發(fā)態(tài)中性分子或原子。這些分子或原子可以去除材料表面由低分子量物質(zhì)構(gòu)成的弱吸附層,并通過高分子間的交聯(lián)形成強化的表面層,而不生成極性基團。這種方式可以提高材料的粘附性,但對潤濕性沒有影響,主要用途是通過交聯(lián)層的形成來阻礙一些添加劑從材料表面的滲出。

等離子體處理作為一種新型的材料表面處理方法，其操作簡便，快速、污染小、效率高且不產(chǎn)生二次污染，等離子體處理能夠在玻璃纖維上形成凹凸不平的粗糙表面，使玻璃纖維表面活性基團含量增加，有利于增強玻璃纖維的浸潤性，改善粘接性，使玻璃纖維與樹脂之間界面剪切強度增加，同時又只處理玻璃纖維表面幾納米的薄層，而不改變玻璃纖維本身的物理化學性質(zhì)。