2结果与分析
2.1冷等离子体处理时间对棉秆纤维表面自由基数量的影响
棉秆纤维经冷等离子体处理后表面相对自由基数量随时间的变化如图3所示。从图中可以得知,棉秆纤维经冷等离子体处理后表面相对自由基数量显著提高,且随着处理时间的延长而有所增加。处理7min后,纤维表面相对自由基数量比未处理纤维增加了50%左右。但是如果处理时间超过7min后,纤维表面相对自由基数量的增加已不明显。
对于冷等离子体对高分子材料表面改性的作用机理,一般认为冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的分子和原子、自由基及紫外光等活性粒子,这些活性粒子和高分子材料相互作用使材料表面发生氧化、还原、裂解、交联和聚合等各种物理和化学反应,从而优化材料表面性能,增加材料表面的吸湿性(或疏水性)、可染性、粘接性、抗静电性及生物相容性等。杜官本等在用等离子体处理木材表面的研究中认为,等离子体富含大量促进化学反应的极活泼物种,它们可使木材表面分子的共价键发生断裂而产生自由基,并探讨了等离子体引发木材表面自由基的机理。本文研究结果与之一致。
2.2冷等离子体处理对棉秆无胶纤维板性能的影响
选择未处理棉秆纤维和处理5min以及处理10min的棉秆纤维压制无胶纤维板(密度0.8cm,厚度4nm),研究冷等离子体处理对棉秆无胶纤维板性能的影响,结果如表l所示
经冷等离子体处理过棉秆纤维制成的无胶纤维板强度有明显提高,达到硬质纤维板国家标准二级品的要求(≥29MPa),这一结果可以证明冷等离子体处理可以改善棉秆纤维的表面活性。这可能是由于受冷等离子体活性物质作用后,木材表面分子的共价键发生断裂而产生自由基,抑或是木材表面分子与激发态氧分子自由基反应生成新的氧自由基、羟基自由基和氢自由基等,从而使纤维问的粘接性得到提高。然而,冷等离子体处理对于板材的吸水性却起了反作用。从表l可知,经冷等离子体处理过棉秆纤维制成的板材吸水率有一定程度的增加,可见,棉秆纤维经冷等离子体处理后,粘接性被提高的同时,其吸湿性也有所增加。因而,为了改善板材的吸水性应采取其他措施(如添加防水剂等)。此外,冷等离子体处理时间不宜过长,随着处理时间的延长,纤维表面自由基数量增加不明显,而板材强度变化也不明显,因此,处理时间不宜过长。
3结论
(1)棉秆纤维经冷等离子体处理后表面相对自由基数量显著提高,且随着处理时间的延长略有增加。
(2)经冷等离子体处理过棉秆纤维制成的无胶纤维板强度有明显提高,达到硬质纤维板国家标准二级品的要求,但是,板材吸水率却有一定程度的增加。
(3)随着处理H,~l'n7的延长,纤维表面自由基数量增加不明显,而板材强度变化亦不明显。因而,处理时间不宜过长。
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