常压等离子体对高性能纤维表面改性处理研究

论文摘要

本文主要研究目的是利用自行设计常压等离子体设备,建立常压等离子体纤维连续处理系统；对常压等离子体进行放电特性分析及利用其对高性能纤维进行表面改性处理,改善纤维表面润湿性并对改性机理分析研究。首先,通过对等离子体的电学参数分析和发射光谱诊断,研究分析了在不同电源功率和气体组分条件下等离子体的状态。氩等离子体放电电流-电压特性曲线及放电图像表明,放电主要是由一些极细的放电丝组成,外观上接近于辉光放电,放电周期随着电源功率增大缩短,放电细丝开始逐渐集中,直至看到明显的丝状放电。利用放电的发射光谱数据,诊断了等离子体内的粒子状态以及计算了电子激发温度、密度及其随功率和气体组分变化情况。Ar等离子体中的粒子：OH（309nm）,O（777nm）,Ar（763nm）的发射光谱强度跟电源功率成正比关系。等离子体的电子激发温度及电子密度在同一电源功率下会发生突变,对等离子体的状态发生重大影响。本文还研究了利用常压DBD等离子体纤维连续处理系统对高性能PET纤维、Kevlar纤维及UHMWPE纤维进行了表明改性处理,并通过SEM和动态接触角等表面表征方法对改性结果进行了讨论。SEM结果表明,随着电源功率的增加,纤维表面刻蚀效果增强。但纤维的接触角并不和外加电源功率大小成比例关系。综上所述,本论文通过对常压DBD等离子体进行放电特性研究并将其和纤维改性结果结合分析,探讨等离子体纤维处理机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 常压等离子体
• 1.1.1 介质阻挡放电
• 1.1.2 介质阻挡放电等离子体的应用
• 1.2 高性能纤维表面改性方法
• 1.3 论文研究的内容和意义
• 参考文献
• 第二章 常压DBD等离子体放电特性研究
• 2.1 实验条件
• 2.1.1 等离子体反应装置
• 2.1.2 工作气体
• 2.2 DBD电流-电压特性
• 2.2.1 DBD等离子体电学特征
• 2.2.2 电源功率对氩等离子体放电电流-电压特性曲线的影响
• 2.2.3 气体组分对放电电流-电压曲线影响
• 2.3 常压DBD发射光谱分析
• 2.3.1 氩等离子体发射光谱分析
• 2.3.2 氩/氧等离子发射光谱分析
• 2.3.3 常压DBD等离子体电子激发温度
• 2.3.4 常压DBD等离子体电子密度
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 常压DBD等离子体对纤维表面改性
• 3.1 DBD等离子体对纤维处理实验及纤维表面性能测试方法
• 3.1.1 DBD等离子体纤维处理实验
• 3.2 高性能PET纤维表面改性结果与分析
• 3.2.1 高性能PET纤维表面形貌分析
• 3.2.2 PET纤维吸湿性分析
• 3.3 UHMWPE纤维表面改性结果与分析
• 3.3.1 UHMWPE纤维表面形貌分析
• 3.3.2 UHMWPE纤维吸湿性分析
• 3.4 Kevlar纤维表面改性结果与分析
• 3.4.1 Kevlar纤维表面形貌分析
• 3.4.2 Kevlar纤维吸湿性分析
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论
• 硕士期间发表文章
• 致谢