UHMWPE फाइबर का भूतल उपचार

यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर के सतह उपचार को उपचार विधियों के विभिन्न सिद्धांतों के अनुसार भौतिक संशोधन और रासायनिक संशोधन में विभाजित किया जा सकता है। प्रयुक्त विभिन्न संशोधित मीडिया के अनुसार, कई विधियों को उप-विभाजित किया जा सकता है। संशोधन प्रभाव का अध्ययन करते समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक विधि में अक्सर भौतिक संशोधन और रासायनिक संशोधन दोनों विशेषताएं होती हैं। इसलिए, निम्नलिखित चर्चा में, विशिष्ट प्रसंस्करण के अनुसार मीडिया को वर्गीकृत किया गया है।
प्लाज्मा उपचार
प्लाज्मा उपचार को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: कम तापमान प्लाज्मा उपचार और प्लाज्मा ग्राफ्ट सतह उपचार।
तथाकथित HMWPE फाइबर कम तापमान प्लाज्मा सतह उपचार प्लाज्मा उपचार उपकरण की दो प्लेटों के बीच साफ HMWPE फाइबर को वैक्यूम करना है, 40Pa से कम के वातावरण के तहत प्लाज्मा उत्पन्न करने वाले उपकरण को शुरू करना, कम तापमान वाले प्लाज्मा उपचार करना है एक निश्चित अवधि के लिए फाइबर, और फिर भंडारण के लिए फाइबर हटा दें।
तथाकथित यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर प्लाज्मा ग्राफ्ट सतह उपचार में साफ किए गए यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर को मोनोमर समाधान में डुबोना, एक निश्चित अवधि के बाद इसे बाहर निकालना और आगे के उपचार के लिए कम तापमान वाले प्लाज्मा डिवाइस में रखना है। उपचार के बाद, फाइबर सतह पर मोनोमर के ग्राफ्ट पोलीमराइजेशन को ट्रिगर करने के लिए फाइबर सतह पर सक्रिय बिंदु उत्पन्न होते हैं। अंत में, फाइबर की सतह पर होमोपोलिमर को एसीटोन से धोया गया और बाद में उपयोग के लिए संग्रहीत किया गया।
कताई प्रक्रिया में यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर की सतह पर बनी कमजोर बाइंडिंग परत (डब्ल्यूबीएल) को प्लाज्मा के पराबैंगनी विकिरण द्वारा आगे क्रॉसलिंक किया जाता है, और यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर सतह की सामंजस्य शक्ति में सुधार होता है। इसके अलावा, प्लाज्मा उपचार के बाद फाइबर की सतह पर विभिन्न प्रकार के सक्रिय समूह बनाए जा सकते हैं, जैसे: -CO H -, -co -, -COOh, -COO - और अन्य सक्रिय समूह, जो रसायन के लिए अनुकूल हैं फाइबर और मैट्रिक्स रेजिन का संयोजन। प्लाज्मा उपचार से फाइबर की सतह पर खांचे भी बनते हैं और सतह का खुरदरापन बढ़ जाता है, जो मैट्रिक्स के साथ यांत्रिक जुड़ाव के लिए अनुकूल होता है। इस विधि से समग्र सामग्री के रूप में HMWPE फाइबर के प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है, और इंटरलेयर कतरनी ताकत 3 गुना से अधिक बढ़ गई है। हालांकि, प्लाज्मा सतह उपचार के बाद यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर के सक्रिय समूहों की क्षीणन दर अपेक्षाकृत बड़ी है, और क्षीणन दर दो घंटे में एक तिहाई है। और उपचार विधि के लिए उच्च वैक्यूम की आवश्यकता होती है, जिसके लिए 40Pa से कम दबाव की आवश्यकता होती है। इसलिए, यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर प्लाज्मा सतह उपचार से निरंतर रासायनिक औद्योगिक उत्पादन प्राप्त करना मुश्किल है।
कोरोना मुक्ति उपचार
तथाकथित यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर कोरोना डिस्चार्ज सतह उपचार में लगभग 60 केवी उच्च वोल्टेज लोड करने के लिए सामान्य दबाव के तहत कोरोना उपचार उपकरण की दो प्लेटों के बीच साफ किए गए यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर को रखना है, बिजली लगभग 350W है, ताकि हवा आयनित हो, कोरोना उत्पन्न होता है, और उपचार को एक निश्चित समय के बाद उपयोग के लिए निकाल लिया जाता है।
कोरोना डिस्चार्ज सतह उपचार यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर की सतह को खोद सकता है, फाइबर और राल के बीच संपर्क क्षेत्र को बढ़ा सकता है, और फाइबर सतह पर राल के इलाज के बाद यांत्रिक जाल क्रिया बना सकता है। यांत्रिक जाल का आकार फाइबर पर राल की घुसपैठ की डिग्री और राल और फाइबर के बीच संपर्क क्षेत्र से निकटता से संबंधित है, लेकिन इस भौतिक क्रिया की अधिकतम ताकत केवल 24 KJ · mol -1 है। इसलिए, यह अकेले कोरोना डिस्चार्ज द्वारा फाइबर और राल की इंटरफेशियल बॉन्डिंग ताकत में सुधार करने तक सीमित है। पॉलीओलेफ़िन फिल्मों के औद्योगिक उपचार के लिए केवल कोरोना डिस्चार्ज उपचार की सूचना दी गई है। हालाँकि HMWPE फाइबर के कुछ औद्योगिक उत्पादों का उपचार वर्तमान में साधारण कोरोना डिस्चार्ज द्वारा किया जाता है, लेकिन प्रभाव बहुत स्पष्ट नहीं है। और कोरोना डिस्चार्ज उपचार काफी हद तक रुक-रुक कर ऑपरेशन द्वारा सीमित है। इसलिए, औद्योगीकरण और कोरोना डिस्चार्ज उपचार की निरंतरता को महसूस करना बहुत मुश्किल है।
विकिरण प्रेरित सतह ग्राफ्टिंग
तथाकथित यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर विकिरण प्रेरित सतह ग्राफ्टिंग उपचार में विकिरण द्वारा फाइबर की सतह पर दूसरे मोनोमर को ग्राफ्ट करना और एक बफर परत का उत्पादन करना है जिसे मैट्रिक्स के साथ निकटता से जोड़ा जा सकता है, ताकि फाइबर के बीच आसंजन में सुधार हो सके। और मैट्रिक्स. आमतौर पर विकिरण स्रोत 60C, गामा किरण/पराबैंगनी प्रकाश आदि होता है, जिसमें पराबैंगनी प्रकाश फोटोसेंसिटाइज़र, जैसे बेंज़ोफेनोन (बीपी) को शुरू करता है, और फिर फोटोसेंसिटाइज़र यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर की सतह पर मोनोमर ग्राफ्टिंग शुरू करता है। वर्तमान में, उपयोग किया जाने वाला दूसरा मोनोमर प्रोपलीन मोनोमर है, जैसे: ऐक्रेलिक एसिड (एए), एक्रिलामाइड (एएम), ग्लाइसीडिल मेथैक्रिलेट (जीएमए) इत्यादि।
यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर यूवी-ट्रिगर क्रॉसलिंकिंग सतह उपचार सिद्धांत में निरंतर प्रक्रिया का एहसास कर सकता है, और केवल पतली सतह परत को प्रभावित करता है, इसलिए इसमें औद्योगिक अनुप्रयोग की संभावना है। हालाँकि, क्योंकि फाइबर को एक निश्चित अवधि के लिए विकिरणित करने की आवश्यकता होती है, आंतरायिक संचालन इसके अनुप्रयोग को काफी हद तक सीमित कर देता है।
ऑक्सीकरण प्रक्रिया
तथाकथित यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर ऑक्सीकरण सतह उपचार विधि रासायनिक एजेंटों या गैसों द्वारा फाइबर सतह को ऑक्सीकरण करना है, ताकि फाइबर सतह की खुरदरापन और सतह पर ध्रुवीय समूहों की सामग्री को बदल दिया जा सके। ऑक्सीकरण के अनुसार माध्यम को गीली विधि और शुष्क विधि दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। गीली विधि तरल चरण ऑक्सीकरण है, इसके सामान्य माध्यम हैं: K2 Cr2O2 + H2 SO4, KMnO4+ HNO3, H2O2 (30%) इत्यादि; स्वच्छ UH2MWPE फाइबर को माध्यम में डुबोया जाता है, निर्दिष्ट समय के लिए निर्दिष्ट तापमान पर ऑक्सीकरण उपचार के बाद बाहर निकाला जाता है, और तटस्थ होने तक धोया जाता है; विआयनीकृत पानी में कई बार धोएं, सुखाएं और एक तरफ रख दें। शुष्क विधि गैस चरण ऑक्सीकरण विधि है, आमतौर पर फोटोऑक्सीकरण और ओजोन ऑक्सीकरण का उपयोग किया जाता है; पूर्व-उपचार के बाद, स्वच्छ यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर को मध्यम गैस के संपर्क में लाया जाता है, एक निश्चित प्रतिक्रिया समय के लिए बाहर निकाला जाता है, आयनित पानी से साफ किया जाता है, उपयोग के लिए सुखाया जाता है।
तरल ऑक्सीकरण विधि अपेक्षाकृत हल्की और नियंत्रित करने में आसान है, लेकिन ऑपरेशन बोझिल है, उपकरण की आवश्यकताएं अधिक हैं, और प्रदूषण गंभीर है। गैस चरण ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, उपकरण सरल है, संचालन सुविधाजनक है, और निरंतर उत्पादन आसान है, लेकिन ऑक्सीकरण डिग्री को नियंत्रित करना मुश्किल है, जिससे ऑक्सीकरण डिग्री बहुत गहरी हो सकती है और फाइबर की ताकत कम हो सकती है गिरावट। संक्षेप में, निरंतर ऑक्सीकरण सतह उपचार प्राप्त करने के लिए, संचालन विधियों और उपकरणों में कुछ सुधार करना आवश्यक है।
रासायनिक क्रॉसलिंकिंग उपचार
रासायनिक क्रॉसलिंकिंग विधि फाइबर सतह पर मोनोमर ग्राफ्टिंग शुरू करने के लिए सर्जक का प्रत्यक्ष उपयोग है, विकिरण शुरू की गई ग्राफ्टिंग विधि के समान है, लेकिन उपकरण निवेश में विकिरण ग्राफ्टिंग विधि से बचा जा सकता है, यह विधि सरल प्रक्रिया है, औद्योगिक निरंतर उत्पादन प्राप्त करना आसान है।
लैंग यानकिंग एट अल। यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर पर सिलेन क्रॉसलिंकिंग संशोधन करने के लिए आरंभकर्ता के रूप में पेरोक्साइड का उपयोग किया गया। अध्ययन में पाया गया कि सिलेन संशोधन के बाद, सिलेन अणुओं को फाइबर की सतह पर ग्राफ्ट किया गया, जिससे फाइबर की सतह पर रासायनिक कार्यात्मक समूहों की संख्या और ध्रुवता में वृद्धि हुई, जिससे फाइबर और मैट्रिक्स रेजिन के बीच संबंध संपत्ति में सुधार हुआ। ग्राफ्ट उपचार के बाद, फाइबर की सतह पर अधिक निशान दिखाई दिए, जिससे फाइबर और राल के बीच यांत्रिक इंटरलॉकिंग प्रभाव बढ़ गया, और कंपोजिट की इंटरलेयर कतरनी ताकत में वृद्धि हुई, जो संशोधन से पहले कंपोजिट की 2.45 गुना थी। साथ ही, संशोधित फाइबर के रेंगने के प्रतिरोध में भी सुधार होता है।
अन्य प्रसंस्करण विधियाँ
प्लाज्मा उपचार के अलावा, रासायनिक अभिकर्मक ऑक्सीकरण, सतह ग्राफ्टिंग और कोरोना डिस्चार्ज उपचार, कैलेंडरिंग और कोटिंग विधियां कुछ हद तक यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर और राल मैट्रिक्स के बंधन गुणों में सुधार कर सकती हैं।
कैलेंडरिंग विधि यह है कि यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर को प्रेस रोलर्स की एक जोड़ी की कार्रवाई के बाद मूल गोलाकार खंड से एक सपाट आकार में बदल दिया जाता है, ताकि समग्र में संपर्क क्षेत्र बढ़ जाए, और बॉन्डिंग संपत्ति में कुछ हद तक सुधार हो , लेकिन यह स्पष्ट नहीं है. कोटिंग विधि UHMWPE फाइबर की सतह पर अभिकर्मक की एक परत को कोट करना है। अल्ट्रा-उच्च आणविक भार पॉलीथीन फाइबर के औद्योगिक उत्पादन से अब तक, कोटिंग के लिए आदर्श अभिकर्मक विकसित नहीं किया गया है। इस अभिकर्मक को यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर और मैट्रिक्स के बीच संबंध संपत्ति में सुधार करने के लिए युग्मन एजेंट के रूप में कार्य करना चाहिए। यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर और मैट्रिक्स के बीच इंटरलेयर आसंजन में सुधार पर इन विधियों का प्रभाव स्पष्ट नहीं है, इसलिए इन विधियों का संशोधन अनुसंधान पिछले तरीकों जितना अधिक नहीं है।
मौजूदा तरीकों के कारण, फाइबर वेटेबिलिटी में सुधार करते हुए, उपचारित फाइबर के यांत्रिक गुणों को अलग-अलग डिग्री तक कम कर दिया जाएगा, और फाइबर का अनुप्रयोग सीमित हो जाएगा। कुछ लोगों ने यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर के उपचार के लिए एक समग्र उपचार पद्धति सामने रखी, जो इस समस्या को हल कर सकती है। वांग चेंगज़ोंग एट अल। क्रोमिक एसिड तरल चरण ऑक्सीकरण और नैनो सिलिका सोल कोटिंग द्वारा यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर का यौगिक सतह उपचार किया गया, और यूएचएमडब्ल्यूपीई फाइबर/एपॉक्सी राल मिश्रित के इंटरफ़ेस गुणों का अध्ययन किया गया। परिणाम बताते हैं कि तरल चरण ऑक्सीकरण और सतह कोटिंग दोनों मिश्रित सामग्रियों के इंटरफ़ेस गुणों में सुधार कर सकते हैं, लेकिन तरल चरण ऑक्सीकरण उपचार का समय बहुत लंबा है, फाइबर की ताकत कम हो जाएगी, जबकि समग्र उपचार में सहक्रियात्मक प्रभाव होता है, नहीं कर सकते फाइबर की ताकत को कम करना लेकिन मिश्रित सामग्रियों की इंटरलेयर कतरनी ताकत में काफी सुधार करना, एक प्रभावी सतह उपचार विधि है।