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研究目的:本研究旨在探究常压下空气低温等离子体对30%碳纤维增强聚醚醚酮(Carbon Fiber Reinforced Polyetheretherketone,CFR-PEEK)表面改性后粘接性能的影响及时效性。通过水接触角测试、表面形貌观察以及微拉伸测试等方法,探究空气低温等离子体处理对30%CFR-PEEK表面粘接性能影响的时效性。方法:制作56个规格相同,长宽高为3 mm*3 mm*6 mm的30%CFR-PEEK试件,并随机分为7组(n=8),进行水接触角实验和微拉伸粘接强度实验,其中水接触角实验1组,微拉伸粘接强度实验6组:空白对照组、0 h组、4 h组、24 h组、72 h组、120 h组。所有样本表面使用800目砂纸打磨+80目氧化铝喷砂,除空白组外样本均使用空气低温等离子体处理30 s。水接触角测试组样本分别在打磨后、喷砂后、30 s等离子体处理后0 h、4 h、8 h、24 h、72 h、96 h、120 h、144 h进行水接触角测试,分析30%CFR-PEEK在喷砂前后以及空气低温等离子处理后表面接触角的变化特点。各个粘接组按照不同分组时间制作30%CFR-PEEK-树脂粘接模型,37℃生理盐水储存40 h后进行微拉伸实验。加载速度设置为1 mm/min,拉力方向垂直于粘接面,直至粘接界面破坏,记录最大载荷,计算微拉伸强度并记录,应用统计学软件对拉伸强度结果进行统计学分析。对试件表面进行喷金,采用扫描电镜(Scanning Electronmicroscope,SEM)进行观察,比较打磨、喷砂、等离子处理后的表面形貌差异。结果:1.水接触角实验:30%CFR-PEEK试件在经800目砂纸打磨后表面水接触角为64.45±3.23°,经80目氧化铝喷砂处理后水接触角明显增大,达到了119.66±4.98°,空气低温等离子体射流处理30 s后表面水接触角为15.05±1.75°。空气低温等离子处理试件后,表面接触角在第5天恢复到处理前的水平,并且在等离子处理后1天内变化最快。2.表面形貌观察:结果显示经过800目碳化硅砂纸打磨后的表面相对平滑,有少量粗糙表面和打磨划痕;经过80目氧化铝喷砂处理后的表面明显粗糙度增加;经空气常压低温等离子体处理30 s后试件的表面进一步被蚀刻,呈现出微米级的沟壑。3.微拉伸粘接强度实验:对6组30%CFR-PEEK-树脂粘接模型进行微拉伸强度测试,其中空白对照组为5.13±0.67 MPa,0 h组为11.25±0.67 MPa,4 h组为10.56±0.52 MPa,24 h组为9.97±0.50 MPa,72 h组为7.33±1.22 MPa,120 h组为6.26±1.25 MPa。4 h组与0 h组、4 h组与24 h组两两比较无统计学差异,其余各组两两比较均有统计学差异(P<0.05)。结论:2.低温等离子技术表面改性效果与等离子装置处理参数、等离子气体、材料本身理化性能等密切相关。本实验条件下的等离子体处理30%CFR-PEEK可获得较好的改性效果。3.空气低温等离子射流处理30%CFR-PEEK表面有一定的蚀刻作用,但结果分析表明这种轻度的蚀刻并不会对30%CFR-PEEK表面的润湿性、粘接性有明显促进作用。4.氧化铝喷砂与空气低温等离子体联合应用能显著提高30%CFR-PEEK与树脂的粘接强度。需要注意的是,改性效果存在时效性,处理后4 h粘接仍能获得最佳的粘接强度,然后逐渐降低,并在5天后恢复到处理前水平。因此使用低温等离子技术对30%CFR-PEEK改性后应尽可能即刻应用以获得最佳的改性效果。