Rawatan Permukaan Gentian UHMWPE

Rawatan permukaan gentian UHMWPE boleh dibahagikan kepada pengubahsuaian fizikal dan pengubahsuaian kimia mengikut prinsip kaedah rawatan yang berbeza. Mengikut media ubah suai yang berbeza yang digunakan, banyak kaedah boleh dibahagikan. Apabila mengkaji kesan pengubahsuaian, perlu diperhatikan bahawa kaedah selalunya mempunyai kedua-dua pengubahsuaian fizikal dan ciri pengubahsuaian kimia. Oleh itu, dalam perbincangan berikut, mengikut media pemprosesan tertentu dikelaskan.
Rawatan plasma
Rawatan plasma dibahagikan kepada dua jenis: rawatan plasma suhu rendah dan rawatan permukaan cantuman plasma.
Rawatan permukaan plasma suhu rendah gentian HMWPE yang dipanggil adalah untuk mengosongkan gentian HMWPE yang telah dibersihkan di antara dua plat peranti rawatan plasma, memulakan peranti penjana plasma di bawah persekitaran kurang daripada 40Pa, melakukan rawatan plasma suhu rendah pada gentian untuk tempoh masa tertentu, dan kemudian keluarkan gentian untuk penyimpanan.
Rawatan permukaan cantuman plasma gentian UHMWPE yang dipanggil adalah untuk merendam gentian UHMWPE yang telah dibersihkan dalam larutan monomer, mengeluarkannya selepas tempoh masa tertentu, dan meletakkannya dalam peranti plasma suhu rendah untuk rawatan lanjut. Selepas rawatan, titik aktif dijana pada permukaan gentian untuk mencetuskan pempolimeran cantuman monomer pada permukaan gentian. Akhirnya, homopolimer pada permukaan gentian dibasuh dengan aseton dan disimpan untuk kegunaan kemudian.
Lapisan pengikat lemah (WBL) yang terbentuk pada permukaan gentian UHMWPE dalam proses pemintalan disambung silang lagi oleh sinaran ultraungu plasma, dan kekuatan kohesi permukaan gentian UHMWPE dipertingkatkan. Di samping itu, pelbagai kumpulan aktif boleh dibentuk pada permukaan gentian selepas rawatan plasma, seperti: -CO H -, -co -, -COOh, -COO - dan kumpulan aktif lain, yang kondusif kepada bahan kimia. gabungan gentian dan resin matriks. Rawatan plasma juga menghasilkan alur pada permukaan gentian dan meningkatkan kekasaran permukaan, yang kondusif untuk ikatan mekanikal dengan matriks. Prestasi gentian HMWPE sebagai bahan komposit amat dipertingkatkan dengan kaedah ini, dan kekuatan ricih interlayer meningkat lebih daripada 3 kali ganda. Walau bagaimanapun, kadar pengecilan kumpulan aktif gentian UHMWPE selepas rawatan permukaan plasma adalah agak besar, dan kadar pengecilan adalah satu pertiga dalam dua jam. Dan kaedah rawatan memerlukan vakum yang tinggi, memerlukan tekanan kurang daripada 40Pa. Oleh itu, rawatan permukaan plasma gentian UHMWPE adalah sukar untuk mencapai pengeluaran industri kimia yang berterusan.
Rawatan pelepasan korona
Rawatan permukaan pelepasan korona serat UHMWPE yang dipanggil adalah untuk meletakkan gentian UHMWPE yang dibersihkan di antara dua plat peranti rawatan korona di bawah tekanan biasa untuk memuatkan voltan tinggi kira-kira 60 KV, kuasa adalah kira-kira 350W, supaya udara terion, korona dijana, dan rawatan dikeluarkan untuk digunakan selepas masa tertentu.
Rawatan permukaan pelepasan Corona boleh menggores permukaan gentian UHMWPE, meningkatkan kawasan sentuhan antara gentian dan resin, dan membentuk tindakan meshing mekanikal selepas pengawetan resin pada permukaan gentian. Saiz jejaring mekanikal berkait rapat dengan tahap penyusupan resin pada gentian dan kawasan sentuhan antara resin dan gentian, tetapi kekuatan maksimum tindakan fizikal ini hanyalah 24 KJ · mol-1. Oleh itu, ia terhad untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara muka gentian dan resin melalui pelepasan korona sahaja. Hanya rawatan pelepasan korona telah dilaporkan untuk rawatan industri filem poliolefin. Walaupun beberapa produk industri gentian HMWPE kini dirawat dengan pelepasan korona yang mudah, kesannya tidak begitu ketara. Dan rawatan pelepasan korona sebahagian besarnya dihadkan oleh operasi sekejap-sekejap. Oleh itu, sangat sukar untuk merealisasikan perindustrian dan kesinambungan rawatan pelepasan korona.
Cantuman permukaan akibat penyinaran
Rawatan cantuman permukaan akibat sinaran gentian UHMWPE yang dipanggil adalah untuk mencantumkan polimerisasi monomer kedua pada permukaan gentian dengan sinaran, dan menghasilkan lapisan penampan yang boleh diikat rapat dengan matriks, untuk meningkatkan lekatan antara gentian. dan matriks. Biasanya sumber sinaran ialah 60C, sinar gamma/cahaya ultraungu, dsb., di mana cahaya ultraviolet memulakan fotosensitizer, seperti benzofenon (BP), dan kemudian fotosensitizer memulakan cantuman monomer ke permukaan gentian UHMWPE. Pada masa ini, monomer kedua yang digunakan ialah monomer propylene, seperti: asid akrilik (AA), akrilamida (AM), glycidyl methacrylate (GMA) dan sebagainya.
Rawatan permukaan pautan silang yang dicetuskan UV UHMWPE gentian boleh merealisasikan proses berterusan dalam teori, dan hanya menjejaskan lapisan permukaan nipis, jadi ia mempunyai prospek aplikasi industri. Walau bagaimanapun, kerana gentian perlu disinari untuk tempoh masa tertentu, operasi terputus-putus mengehadkan penggunaannya pada tahap yang besar.
Proses pengoksidaan
Kaedah rawatan permukaan pengoksidaan serat UHMWPE yang dipanggil adalah untuk mengoksidakan permukaan gentian oleh agen kimia atau gas, untuk mengubah kekasaran permukaan gentian dan kandungan kumpulan kutub pada permukaan. Mengikut medium pengoksidaan boleh dibahagikan kepada kaedah basah dan kaedah kering dua kategori. Kaedah basah ialah pengoksidaan fasa cecair, media biasa ialah: K2 Cr2O2 + H2 SO4, KMnO4+ HNO3, H2O2 (30%) dan sebagainya; Gentian UH2MWPE yang bersih direndam dalam medium, dikeluarkan selepas rawatan pengoksidaan pada suhu yang ditentukan untuk masa yang ditentukan, dan dibasuh kepada neutral; Basuh dalam air ternyahion beberapa kali, keringkan dan ketepikan. Kaedah kering adalah kaedah pengoksidaan fasa gas, yang biasa digunakan photooxidation dan pengoksidaan ozon; Selepas prarawatan, gentian UHMWPE bersih terdedah kepada gas sederhana, dibawa keluar untuk masa tindak balas tertentu, dibersihkan dengan air terion, dikeringkan untuk digunakan.
Kaedah pengoksidaan cecair agak ringan dan mudah dikawal, tetapi operasinya menyusahkan, keperluan peralatan adalah tinggi, dan pencemaran adalah serius. Dalam proses pengoksidaan fasa gas, peralatannya mudah, operasinya mudah, dan pengeluaran berterusan adalah mudah, tetapi tahap pengoksidaan sukar dikawal, yang boleh menyebabkan tahap pengoksidaan terlalu dalam dan menyebabkan kekuatan gentian menjadi merosot. Ringkasnya, untuk mencapai rawatan permukaan pengoksidaan berterusan, adalah perlu untuk membuat penambahbaikan tertentu dalam kaedah dan peralatan operasi.
Rawatan silang silang kimia
Kaedah silang silang kimia adalah penggunaan langsung pemula untuk memulakan cantuman monomer pada permukaan gentian, sama dengan kaedah cantuman yang dimulakan penyinaran, tetapi boleh mengelakkan kaedah cantuman penyinaran dalam pelaburan peralatan, kaedah ini adalah proses yang mudah, mudah untuk mencapai pengeluaran berterusan industri.
Lang Yanqing et al. menggunakan peroksida sebagai pemula untuk melakukan pengubahsuaian silang silang pada gentian UHMWPE. Kajian mendapati bahawa selepas pengubahsuaian silane, molekul silane telah dicantumkan pada permukaan gentian, yang meningkatkan bilangan dan kekutuban kumpulan berfungsi kimia pada permukaan gentian, sekali gus meningkatkan sifat ikatan antara gentian dan resin matriks. Selepas rawatan cantuman, lebih banyak tanda muncul pada permukaan gentian, yang meningkatkan kesan saling mengunci mekanikal antara gentian dan resin, dan meningkatkan kekuatan ricih interlayer komposit, iaitu 2.45 kali ganda daripada komposit sebelum pengubahsuaian. Pada masa yang sama, rintangan rayapan gentian diubah suai juga dipertingkatkan.
Kaedah pemprosesan lain
Sebagai tambahan kepada rawatan plasma, pengoksidaan reagen kimia, cantuman permukaan dan rawatan pelepasan korona, kaedah calender dan salutan boleh meningkatkan sifat ikatan gentian UHMWPE dan matriks resin ke tahap tertentu.
Kaedah calendering ialah gentian UHMWPE ditukar daripada bahagian bulat asal kepada bentuk rata selepas tindakan sepasang penggelek tekan, supaya kawasan sentuhan meningkat dalam komposit, dan sifat ikatan diperbaiki ke tahap tertentu. , tetapi ia tidak jelas. Kaedah salutan ialah menyalut lapisan reagen pada permukaan gentian UHMWPE. Daripada pengeluaran perindustrian gentian polietilena berat molekul ultra tinggi setakat ini, reagen yang ideal belum dibangunkan untuk salutan. Reagen ini harus bertindak sebagai agen gandingan untuk memperbaiki sifat ikatan antara gentian UHMWPE dan matriks. Kesan kaedah-kaedah ini terhadap penambahbaikan lekatan interlayer antara gentian UHMWPE dan matriks tidak jelas, jadi kajian pengubahsuaian kaedah-kaedah ini tidak sebanyak kaedah sebelumnya.
Disebabkan oleh kaedah semasa, sambil meningkatkan kebolehbasahan gentian, sifat mekanikal gentian yang dirawat akan dikurangkan kepada tahap yang berbeza-beza, dan penggunaan gentian akan dihadkan. Sesetengah orang mengemukakan kaedah rawatan komposit untuk merawat serat UHMWPE, yang boleh menyelesaikan masalah ini. Wang Chengzhong et al. menjalankan rawatan permukaan kompaun gentian UHMWPE oleh pengoksidaan fasa cecair asid kromik dan salutan sol nano silika, dan mengkaji sifat antara muka gentian UHMWPE / komposit resin epoksi. Keputusan menunjukkan bahawa kedua-dua pengoksidaan fasa cecair dan salutan permukaan boleh meningkatkan sifat antara muka bahan komposit, tetapi masa rawatan pengoksidaan fasa cecair terlalu lama, kekuatan gentian akan berkurangan, manakala rawatan komposit mempunyai kesan sinergi, tidak boleh mengurangkan kekuatan gentian tetapi sangat meningkatkan kekuatan ricih interlayer bahan komposit, adalah kaedah rawatan permukaan yang berkesan.