大气等离子体表面处理改善聚苯硫醚/碳纤维热塑性复合材料层板薄膜胶粘剂接头性能

摘要整理

本研究旨在观察大气等离子体技术表面处理对聚苯硫醚/碳纤维（PPS/CF）热塑性复合材料层板薄膜胶粘剂接头性能的改善程度。通过对比等离子体处理表面、未处理表面和传统喷砂处理表面，采用接触角、表面能、表面粗糙度、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等多种表征技术分析处理后的表面。随后，使用环氧基薄膜胶粘剂粘接PPS/CF复合材料试样，通过单搭接剪切强度、I型层间断裂韧性和落锤冲击韧性三种机械测试评估接头性能。研究结果表明：喷砂处理使试样表面粗糙度显著增加（提高7倍），主要通过机械互锁作为主导粘接机制；而等离子体表面处理形成了化学活性位点，使薄膜胶粘剂接头的主导粘接机制为极性相互作用和化学键合。机械测试表明，与喷砂处理相比，等离子体表面处理显著提高了接头性能：层间剪切强度提高35%，层间断裂韧性提高67%，冲击韧性提高28%，且呈现内聚破坏模式。研究结论表明，在航空工业中PPS/CF复合材料零件薄膜胶粘剂接头前的表面处理中，传统喷砂工艺可被大气等离子体表面处理所替代。

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