1. 前言

芳綸纖維的應用非常廣泛，特別是在各種復合材料中。這些復合材料很多用于直升飛機裝甲，軍用車輛，防彈頭盔及人體裝甲等方面。復合材料不僅防彈性能好，而且耐腐蝕，重量輕。但到目前為止，芳綸纖維與樹脂的粘合性仍有待提高。如果粘合性不能達到標準要求，隨著使用時間的推移，芳綸纖維就會和樹脂逐漸脫離。汽車輪胎中的簾子線與橡膠的粘合是一個粘合性應用很好的例子。簾子線就像輪胎中的骨架，如果與橡膠粘合的不好，汽車在行駛途中，就會不斷的剝離簾子線和橡膠，等達到一定程度，就可能引發災難性事故[1-2]。

經常壓等離子體射流處理后的芳綸纖維，表面被高能粒子轟擊發生刻蝕，纖維表面粗糙度大大增加，比表面積增大，同時纖維表面還引入了一些極性基團。如： －CONH,－COOH等。這些基團不僅能改善纖維表面親潤性，還能與樹脂形成交聯，從而提高芳綸纖維與樹脂的粘合性[1-7]。

2．常壓等離子體射流的處理試驗

2.1試驗儀器

采用自制常壓等離子體射流處理系統。

2.2試驗參數

等離子體射流處理寬度：8mm

氣體流量：氦氣25liters/min ；氫氣：0.2liters/min

氣體溫度：100℃

噴頭到處理試樣間的距離：1mm

傳送帶的運動速度為17cm/min

等離子體射流處理時間：10min

2.3試樣準備

通過對處理環境溫濕度的調節，控制三種有代表性的芳綸纖維含水率。它們分別為0.5%，4.5%，5.5%。對每種含水率準備3份試樣。

2.4 試驗方法

調節好常壓等離體射流處理環境的溫度和濕度。并在處理不同含水率的芳綸纖維時保持對應溫濕度的相對穩定。將樣品沿傳送帶移動方向固定于傳送帶上。先打開通氣閥門，再打開電源。等達到試驗參數要求后開始試驗。將試驗后的樣品立即分類裝入密封的玻璃瓶內。

3．表面化學元素分析試驗

3.1表面的定義

表面的定義是物體內部和真空之間的過渡區域，它包括物體的最外面數層原子和覆蓋其上的一些外來原子和分子。就表面科學研究而言，表面的厚度一般為十分之幾納米至數納米[8]。這也是提高芳綸纖維表面粘合性所應重點改善的區域。

3.2 表面化學元素分析

3.2.1分析方法

XPS (X-ray photoelectron Spectroscopy)  中文名稱是X 射線光電子譜術。

3.2.2試驗設備

X射線光電子能譜分析儀

3.2.3試驗參數

調節X射線光電子能譜分析儀的采集角為90度，本地真空為2×109 mPa,X光的功率為300W,電壓為13kV,電流是20mA。由于在常壓等離子體射流處理過程中，接觸到的主要是空氣，所以主要探測元素為C,N,O三種元素。

3.2.4試樣的準備

為了能對比處理前與處理后和處理不同含水率的芳綸纖維的表面化學元素的變化，特制備如表3-1的4份樣品。 
           表3-1  表面化學元素分析試驗的4份樣品情況
   

 3.2.5試驗步驟

將4份試樣依次放入光電子能譜分析儀，將照射區抽真空。按照設定參數開始依次分析。

3.2.6測試結果

芳綸纖維經過常壓等離子體的處理后，表面的化學鍵的種類有了一定的變化。表3-2反映的4份樣品經XPS分析后的表面化學元素不同化學鍵的比例變化。凡是經常壓等離子體處理過的比沒處理過的芳綸纖維表面—CONH—有所增加，處理過的芳綸纖維表面引入了新的化學鍵—COO—。經過常壓等離子體處理過的芳綸纖維表面，含水率越高，化學鍵—CONH—和—COO—也增加越多。

4.結論

    通過以上實驗和分析，可以得出如下結論：1.芳綸纖維經過常壓等離子體射流處理后，極性化學鍵有了明顯的增加。未經處理的芳綸纖維表面主要是—C—C—，—C—C—N—和—C—O—鍵 ，而經過常壓等離子體射流處理過后表面增加了—CONH—和—COO—極性化學鍵。2.在射流處理過程中纖維的含水率不同，極性化學鍵的增加不同，含水率越高，極性化學鍵增加越明顯。而極性化學鍵的增加能有效促進芳綸纖維表面粘合性增加。

    使用常壓等離子體處理對今后大工業的連續生產提供了很好的環境條件，真空狀態的等離子體不能實現連續生產，生產效率低。而低溫下的等離子體使得生產成本有非常高。所以，常壓等離子體射流處理技術是一種節能，高效的生產處理技術。