基于废弃纺织材料的夹层结构等离子体改性光学透明复合材料的界面与光学性能

《Polymer Composites》：Interfacial and Optical Properties of Plasma-Modified Optically Transparent Composites With Sandwich-Structure Based on Waste Textiles

低温等离子处理玻璃纤维布制备夹层透明复合材料，优化功率175W处理120s时界面剪切强度达18.2MPa，表面接触角降低47.1%，粗糙度增至3.84nm。宏观力学性能提升9.3%和14%，声发射分析确认纤维断裂主导失效模式，光学性能保持稳定（波动<1%）。等离子改性有效协同纤维增强与光学透明特性，为建筑装饰提供新型材料选择。

　　

摘要

玻璃纤维增强聚合物（GFRP）复合材料是一种先进的光学透明材料，目前人们正在努力提高其机械性能和光学性能。在本研究中，通过低温等离子体处理对玻璃纤维织物进行了改性，并利用改性的玻璃纤维织物、平纹丝绸织物以及回收的窗帘织物与环氧树脂，通过真空袋压力成型（VBPM）工艺制备了夹层结构的半透明复合材料。研究了等离子体功率和处理时间对界面性能的影响，包括微观和宏观两个层面。在微观尺度上，当等离子体功率为175瓦、处理时间为120秒时，界面的剪切强度达到了最佳值18.2兆帕。等离子体处理引入了活性官能团（O–H、C=O、C–O–C），使表面接触角降低了47.1%，同时表面粗糙度增加到了3.84纳米。在宏观尺度上，GF-175W-120s复合材料的弯曲强度和模量分别达到了474.8兆帕和21.7吉帕，比未经处理的样品提高了9.3%和14%。声发射分析表明，纤维断裂是主要的失效模式，进一步证实了其优异的机械性能。光学性能基本未受到等离子体处理的影响，透射率、光强度和显色指数仅发生了不到1%的变化。无论是改性还是未改性的复合材料，都表现出均匀的亮度和柔和的光学特性。综上所述，经过等离子体改性的GFRP复合材料在保持优异光学透明度的同时，机械性能得到了显著提升，使其成为现代建筑装饰材料的有力候选者。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。