聚乙烯木塑复合材料是应用最为广泛的木塑复合材料之一,其制品具有质轻、耐腐蚀等优良性能。通常情况下,聚乙烯木塑复合材料是通过挤出成型工艺制得,这使得非极性聚乙烯成分大量聚集在材料表面,导致材料的表面能低,难以胶接。因此,要想实现聚乙烯木塑复合材料的无缝胶接,需要对其材料表面进行改性处理。射流等离子体处理技术可以快速改变聚乙烯木塑复合材料的表面组成及性质,提高材料表面胶接性能,但其处理效果存在时效性。木粉含量、打磨工艺、等离子体处理气氛以及贮存环境都影响着射流等离子体处理的时效性。为此本文采用射流等离子处理技术对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理,通过接触角测试、胶接强度测试、红外光谱分析和X-射线光电子能谱(XPS)分析等方法研究了木粉含量、打磨工艺、等离子体处理气氛以及贮存环境对聚乙烯木塑复合材料射流等离子体处理时效性的影响。聚乙烯木塑复合材料经射流等离子体处理后,材料表面引入了-OH、C=O、C-O等含氧极性基团。这些含氧极性基团不能稳定地存在于材料表面,随着放置时间的延长,材料表面含氧极性基团数量会逐渐减小,等离子体改性表现出一定的时效性。不同因素对射流等离子体处理时效性的影响也存在差异性。木粉含量分别为40%、50%、60%的聚乙烯木塑复合材料经空气气氛射流等离子体处理后,表面接触角分别由108°、95°和81°减小到71°、70°和71°,胶接强度由1.03 MPa、1.37 MPa、1.39 MPa 分别提高至 10.07 MPa、10.64 MPa 及 10.76 MPa。随着处理试样放置时间的延长,试样表面极性基团数量逐渐减小,表面接触角逐渐增大,胶接强度略有降低,但仍达到9.0 MPa左右,远好于未处理的试样。聚乙烯木塑复合材料中的木粉含量不同,复合材料的表面性质随时间的变化也不同,木粉含量越高,表面性质变化越小,射流等离子体处理时效性越小。未打磨及打磨后的聚乙烯木塑复合材料经空气气氛射流等离子体处理后胶接强度均明显提高,分别提高至10.76 MPa和11.24 MPa;表面接触角由91°分别降低至71°和81°。打磨后再等离子体处理可以在复合材料表面形成更多的含氧极性基团,有利于胶接性能的改善。随着处理试样放置时间的延长,与直接等离子体处理的聚乙烯木塑复合材料相比,先打磨再等离子体处理的复合材料表面接触角、表面含氧极性基团数量以及胶接强度的变化幅度更小,表现出更小的处理时效性。尽管存在处理时效性,但等离子体处理后的胶接强度仍远好于未处理的试样。空气等离子体、氮气等离子体以及氧气等离子体处理后,聚乙烯木塑复合材料的胶接强度均明显提高,由1.39 MPa分别提高至10.87 MPa、11.35 MPa和11.37 MPa,接触角明显减小,由91°分别降至71°、31°和33°。氧气、氮气等离子体处理后的试样胶接强度提高更显著,接触角明显减小。随着放置时间的延长,氧等离子体处理后的试样,表面极性基团减小幅度更小,胶接强度、接触角均变化更小,表现出较好的时效性。空气等离子体的处理效果及时效性与氧等离子体几乎一致,但相比之下氮等离子体处理效果虽好但处理时效性大。湿度、温度、以及是否隔绝空气均对聚乙烯木塑复合材料等离子体表面处理时效性存在影响。空气等离子体处理后的聚乙烯木塑复合材料,放置于低、高湿度环境下的胶接强度由10.76 MPa分别降至10.19MPa和8.65 MPa,表面接触角由71°变化至80。和63°,放置于低湿度环境下的试样表面极性基团数目降幅较小,表现出较小的时效性。高湿度环境会引起材料变软、变形,对射流等离子体处理时效性影响较大。空气等离子体处理后的聚乙烯木塑复合材料,放置于低、高温环境下的胶接强度由10.76 MPa分别降至10.19 MPa和9.96 MPa,表面接触角由71°分别升至80°和82°,放置于低温环境下的表面极性基团减小幅度更小,表现出更小的时效性。空气等离子体处理后的聚乙烯木塑复合材料,放置于真空以及非真空环境下的胶接强度由10.76 MPa分别降至10.19 MPa和10.06 MPa,表面接触角由71°分别升至84°和80°,放置于真空环境下的表面极性基团数目变化更小,表现出更小的时效性。与温度和是否隔绝空气相比,湿度对射流等离子体处理聚乙烯木塑复合材料的时效性影响更大。