复合材料的界面处理技术
复合材料的界面

改变强化材料表面的性质
• 对SiC晶须表面采用化学方法处理后XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析的结 果。由C(1s)和Si(2p)的波谱可以看出,有的地方存在SiO2,有的地方不存在SiO2。 利用这样的表面状态的差来增强界面的结合力。
6.6.2 向基体添加特定的元素
• 在用烧结法制造复合材料的过程中,为了有助于 烧结,往往向基体添加一些元素。有时为了使纤 维与基体发生适度的反应以控制界面,也可以添 加一些元素。在SiCPCS纤维强化玻璃陶瓷(LAS) 中,如果采用通常的LAS成分的基体,在晶化处 理时会在界面产生裂纹。而添加百分之几的Nb时, 热处理过程中会发生反应,在界面形成数微米的 NbC相,获得最佳界面,从而达到高韧化的目的。
5.5 界面行为
5.5.1 界面的脱粘与剥离(Debonding)
研究界面的脱粘与剥离的意义
研究思路 ➢ 考虑基体中仅有一根纤维,受到拉伸载荷为Pf的情
况 ➢ 分析复合材料中强化材料与基体间应力传递的方
式 解析法: ➢ 应用最大剪切应力理论 ➢ 应用断裂力学理论
脱粘、剥离与滑动的关系为一旦发生脱粘与剥离,剥离部分就产生滑 动。解析法可以应用最大剪切应力理论,也可以应用断裂力学理论。
临界值
• 断裂的机制 张开型裂纹 φ=0
剪切型裂纹 φ=90 φ=tan-1(KⅡ/KⅠ)
界面对复合材料性能的影响
• 界面特性
复合材料性能
界面黏结强度下降复合材料弹性模量下降
• 但界面特性与复合材料性能的定量关系少
• 界面参数 (强度,韧性)
• 脆性组元的界面区域,尺寸与厚度相当的缺 陷 断裂力学模型
5.2.1 界面应力与非弹性过程
复合材料-第四章复合材料界面

(1)物理因素
例1 粉末冶金制备的W丝/Ni,钨在镍中有很大的固溶度,在1100℃左右使用50小时后,钨丝发生溶解,造成钨丝直径仅为原来的60%,大大影响钨丝的增强作用,如不采取措施,将产生严重后果。为此,可采用钨丝涂覆阻挡层或在镍基合金中添加少量合金元素,如钛和铝,可以起到一定的防止钨丝溶入镍基合金的作用。
如何防止碳在镍中先溶解后析出的问题,就成为获得性能稳定的Cf / Ni的关键。
例2 碳纤维增强镍基复合材料。在800℃高温下,在界面碳先溶入镍,而后又析出,析出的碳是石墨结构,密度增大而在界面留下空隙,给镍提供了渗入碳纤维扩散聚集的位置。而且随温度的提高镍渗入量增加,在碳纤维表层产生镍环,严重损伤了碳纤维,使其强度严重下降。
4.2.1 聚合物基复合材料的界面
1.界面的形成 聚合物基复合材料界面的形成可以分成两个阶段: ①基体与增强纤维的接触与浸润过程; 增强纤维优先吸附能较多降低其表面能的组分,因此界面聚合物在结构上与聚合物基体是不同的。 ②聚合物的固化阶段。聚合物通过物理的或化学的变化而固化,形成固定的界面层。
1
2
复合材料中的界面并不是一个单纯的几何面,而是一个多层结构的过渡区域,这一区域由五个亚层组成。
界面是复合材料的特征,可将界面的机能归为以下几种效应。……P61
复合材料界面设计的原则(总的原则)
界面粘结强度要保证所受的力由基体通过界面传递给增强物,但界面粘结强度过高或过弱都会降低复合材料的强度。
复合材料的界面性能与性能优化

复合材料的界面性能与性能优化在现代材料科学领域,复合材料因其出色的性能而备受关注。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
这些不同的材料在性能上相互补充、协同作用,从而使复合材料具有单一材料所无法比拟的优越性能。
然而,复合材料性能的优劣在很大程度上取决于其界面性能。
复合材料的界面是指两种或多种不同材料之间的接触面。
这个界面区域虽然很薄,但却对复合材料的整体性能产生着至关重要的影响。
就好像一座大楼的根基,如果根基不牢固,整座大楼就会摇摇欲坠;复合材料的界面性能不佳,其整体性能也会大打折扣。
那么,复合材料的界面性能究竟包括哪些方面呢?首先是界面的结合强度。
这就好比两个人手牵手,如果握得不够紧,一用力就会分开;界面结合强度不足,在受到外力作用时,不同材料之间就容易发生分离,导致复合材料失效。
其次是界面的相容性。
不同材料在界面处能否“和谐共处”,相互融合,直接关系到复合材料的性能稳定性。
如果相容性不好,就会在界面处产生应力集中、缺陷等问题,影响材料的使用寿命。
再者是界面的传质和传热性能。
良好的传质和传热性能有助于提高复合材料在各种工况下的性能表现。
界面性能对复合材料性能的影响是多方面的。
以纤维增强复合材料为例,如果界面结合强度高,纤维能够有效地将载荷传递给基体,从而提高复合材料的强度和刚度。
相反,如果界面结合强度低,纤维就无法充分发挥其增强作用,复合材料的性能也就难以达到预期。
在耐腐蚀性方面,界面的性能也起着关键作用。
如果界面处存在缺陷或相容性问题,腐蚀性介质就容易通过界面侵入复合材料内部,导致材料腐蚀失效。
此外,界面性能还会影响复合材料的热稳定性、电性能等。
既然界面性能如此重要,那么如何对其进行优化呢?这需要从多个方面入手。
首先是材料的选择。
在设计复合材料时,要精心挑选具有良好相容性和界面结合性能的基体和增强材料。
例如,在聚合物基复合材料中,可以选择与聚合物相容性好的纤维或填料,或者对纤维表面进行预处理,以改善其与聚合物基体的结合性能。
复合材料界面改性技术研究与应用

复合材料界面改性技术研究与应用复合材料是应用广泛的一种材料,其由两种或两种以上的材料组成。
复合材料的优点在于相较于单一材料,复合材料具有更好的性能,例如强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等。
然而,复合材料仍然存在一些缺陷,例如低阻尼和劣化性能等。
因此,界面改性技术被广泛研究和应用于复合材料中。
一、界面改性技术概述界面改性技术的目的是改善复合材料的性能,其中界面指的是两种不同材料的相接触的位置。
一般来说,在材料接触界面处,由于材料间的不相容性,会导致一些问题,例如界面分离、弱的化学键缺陷、材料的互相传递等。
界面改性技术可以改善这些问题,提高复合材料的性能和可靠性。
界面改性技术主要包括两种方法:物理方法和化学方法。
物理方法主要包括选用适当的协同材料、控制复合材料内部的微观结构等;化学方法主要包括表面修饰、化学键的形成、共聚反应等。
物理方法主要包括增加金属、碳纤维等的应用,来加强复合材料的强度和刚度等性能。
此外,对于聚酰亚胺等高性能材料,常使用碳纤维增强增加材料性能。
其中,金属复合材料的优点在于具有较好的热膨胀系数,能够更好地匹配碳复合材料的热膨胀系数,使得复合材料更加稳定。
化学方法则主要包括表面化学改性、交联反应等。
例如,采用一些有机化合物,如二氧化钛、氧化锌等,在复合材料表面进行化学修饰,可以使得复合材料表面具有良好的亲水性,从而提高粘接强度。
此外,交联反应的目的是通过增加分子间相互联系的数量和强度来改善界面附着性质和强度。
二、复合材料界面改性技术的应用复合材料的界面改性技术已经被应用于很多领域。
例如航空航天、汽车、建筑等。
在航空航天领域,复合材料是一个非常重要的材料。
航空航天领域的材料要求具有高强度、低密度、高抗疲劳性等特点。
因此,复合材料的应用已经推广到航空航天的许多领域之中。
在汽车领域,作为车身结构的材料型态的沐浴也日益壮大,它可以提高汽车的强度和轻量化程度。
在竞速车领域,车辆要求具有轻量化、高强度、高弹性等特性。
复合材料界面调控的策略

复合材料界面调控的策略复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的材料。
其中,界面是复合材料中不可忽视的部分,它直接影响着材料的性能和性质。
因此,通过调控复合材料界面可以实现对材料的性能进行改善和优化。
下面将介绍一些常见的复合材料界面调控策略。
1. 表面改性技术:通过对复合材料表面进行物理或化学处理,可以改善材料的表面性能,提高界面的粘结强度。
常见的表面改性技术包括等离子体处理、表面涂层、化学修饰等。
这些技术可以使复合材料与基体或填料之间的界面更加紧密,增强界面的粘结力,提高材料的强度和耐久性。
2. 界面结构设计:通过调整复合材料界面的结构,可以实现对材料性能的调控。
例如,在复合材料界面设计中引入纳米颗粒,可以增加界面的接触面积,提高材料的界面相互作用和相互渗透能力,从而提高材料的强度和耐久性。
另外,利用纳米层间间隔法可以调控纳米颗粒的尺寸和分布,进一步优化界面结构,提高材料性能。
3. 界面增强技术:通过在复合材料界面中引入增强材料,可以提高界面的强度和耐久性。
常见的界面增强技术包括纤维增强、颗粒增强和纳米增强等。
这些技术可以有效地增加复合材料界面的强度和刚度,提高材料的抗拉强度和耐磨性。
4. 界面相互作用调控:通过调控界面材料之间的相互作用力,可以实现对复合材料性能的调控。
例如,通过调节复合材料界面的亲疏水性,可以改变界面的润湿性和黏附性,从而影响材料的摩擦性能和耐腐蚀性。
另外,利用界面相互作用调控技术还可以实现对复合材料的导热性能、电磁性能和光学性能等的调控。
5. 界面界面交互效应:在复合材料界面设计中,通常会涉及到多种界面之间的相互作用效应。
通过合理设计界面之间的相互作用,可以实现对复合材料性能的协同调控。
例如,在纳米复合材料中,通过调整纳米颗粒与基体材料、填料材料之间的界面相互作用,可以实现对材料导电性、热传导性和磁性等性能的调控。
复合材料界面调控是一种有效的方法,可以实现对复合材料性能的改善和优化。
第二章 复合材料的界面及界面优化

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机械结合 基体与增强材料之间不发生化学反应,靠 纤维的粗糙表面与基体产生机械互锁而实现的。
在钢筋与混凝土之间的界面上会产生剪应力, 为此,在预应力钢筋的表面带有螺纹状突起。
20
表面越粗糙,互锁作用越强,机械粘结作 用越有效。
在大多数情况下,纯粹机械粘结作用很 难遇到,往往是机械粘结作用与其它粘结机理 共同起作用。但机械结合方式几乎存在于所有 复合材料中。
类型3
纤维与基体互不反应 纤维与基体互不反 纤维与基体反应形成界面
亦不溶解
应但相互溶解
反应层
钨丝 / 铜 Al2O3 纤维 / 铜 Al2O3 纤维 / 银 硼纤维(BN表面涂 层) / 铝 不锈钢丝 / 铝 SiC 纤维 / 铝 硼纤维 / 铝 硼纤维 / 镁
镀铬的钨丝 / 铜 碳纤维 / 镍 钨丝 / 镍 合金共晶体丝 / 同 一合金
二、界面的效应
(3)不连续效应 在界面上产生物理性能的不连续性和 界面摩擦出现的现象,如抗电性、磁性、耐热性等。
(4)散射和吸收效应 光波、声波、热弹性波、冲击 波等在界面产生散射和吸收,如透光性、隔音性、隔 热性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应 一种物质(通常是增强相)的表面结构使 另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由 于诱导作用而发生改变,由此产生一些新的现象,如 低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。
钨丝 / 铜 – 钛合金 碳纤维 / 铝( 580 C) Al2O3 纤维 / 钛 硼纤维 / 钛 硼纤维 /钛-铝 SiC 纤维 / 钛 SiO2 纤维 / 钛
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界面结合结合太弱,受载时,纤维大量拔出,强度 低;结合太强,纤维受损,复合材料脆断,既降低 强度,又降低韧性。只有界面结合适中的复合材料 才呈现高强度和高韧性。
复合材料界面分析技术
复合材料界面分析技术简介复合材料是由两种或多种不同组分组成的新材料,其界面是影响复合材料性能的关键因素之一。
复合材料界面分析技术是一种研究复合材料界面特性和相互作用的方法,该技术可以帮助科学家和工程师深入了解复合材料界面的结构、性质和失效机理,从而改进复合材料设计和应用。
表面分析技术1.扫描电子显微镜(SEM)–SEM是一种常见的界面分析技术,通过扫描样品表面的电子束,可以获取高分辨率的表面形貌信息,以及界面的形貌特征、粗糙度和孔隙度等参数。
–SEM还可以结合能谱分析技术(EDS)进行元素分析,从而了解不同相的分布情况以及界面处元素的交互作用。
2.X射线光电子能谱(XPS)–XPS是一种表面分析技术,可以获得化学计量比和能态信息,用于表征复合材料界面的化学成分和界面能态特性。
–XPS可以通过改变束流能量和角度,分析不同深度处的界面化学成分。
3.傅里叶变换红外光谱(FTIR)–FTIR可以用于分析复合材料界面的化学成分和功能团,从而研究界面的相互作用机制和性能调控方式。
–FTIR还可以通过差示扫描量热仪(DSC)等技术,研究界面反应的热性质和动力学。
界面力学性能测试技术1.力学性能测试–拉伸试验、弯曲试验等是常见的检测界面力学性能(如粘结强度、界面剪切强度等)的方法,可以评估复合材料界面的耐久性和力学强度。
2.微纳力学测试技术–原子力显微镜(AFM)可以测量复合材料界面的力-位移曲线,用于评估界面的强度和粘附力。
–AFM还可以进行纳米压痕测试,研究复合材料界面的硬度、弹性模量等力学性能。
3.界面失效分析–界面失效是复合材料在使用过程中的常见问题,界面失效分析技术可以帮助确定界面破坏机理和失效形式,从而指导提升界面的耐久性和可靠性。
–最常用的界面失效分析技术包括断口分析、断裂力学分析和失效模式分析等。
数值模拟方法复合材料界面分析技术不仅包括实验方法,还有数值模拟方法。
通过建立界面模型和适当的界面模型参数,可以对复合材料界面的结构和性能进行预测和优化。
材料表面与界面-第四章-复合材料的界面及界面优化
复合材料的增强机制及性能
1. 纤维增强复合材料的增强机制
在纤维增强复合材料中,纤维是材料主要 承载组分,其增强效果主要取决于纤维的 特征、纤维与基体间的结合强度、纤维的 体积分数、尺寸和分布。
在纤维增强复合材料中,纤维是材料主要
碳
承载组分,其增强效果主要取决于纤维的 纤
维
特征、纤维与基体间的结合强度、纤维的 体积分数、尺寸和分布。
环氧树脂 / 碳纤维(高弹性)
1240
环氧树脂 / 芳纶纤维(49) 1380
环氧树脂 / 硼纤维(70 % Vf ) 1400-2100
纵向弹性模 量 GPa
6.9
45
145 76
210-280
聚合物基纤维增强复合材料零件
碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空 发动机高温构件
芳纶刹车片
3. 纤维--金属(或合金)复合材料
1电子显微镜观测法基材表面形貌分析尤其是经表面处理的基材未处理碳纤维的表面形态低温等离子处理碳纤维表面形态增强体材料表面形貌分析氧等离子处理后经80与苯乙烯反应4小时接枝聚苯乙烯分子链的碳纤维照片复合材料的断面形貌分析碳铝复合材料不同界面结合时的强度与断口特征结合状态拉伸强度mpa断口形貌不良结合206纤维大量拔出长度很大呈刷子状结合适中612纤维有拔出现象并有一定长度铝基体有缩颈现象并可发现劈裂状结合稍强470出现不规则断面并可看到很短的拔出纤维结合太强224典型脆断形式平断口2红外光谱与拉曼光谱波长为25m区间的波谱称为红外光谱它是分子键的振动光谱
Al2O3片
(2) 粒子增强复合材料
(3)叠层复合材料。
Al2O3纤维
三、复合材料的命名
(1)以基体为主来命名 例如金属基复合材料。 (2)以增强材料来命名 如碳纤维增强复合材料。 (3)基体与增强相并用 如“C/Al复合材料”即
复合材料的复合原则及界面
复合材料的复合原则及界面复合材料是由两个或多个不同性质的材料组合而成的材料,通过将各种材料的优点相互结合,可以得到具有更好性能和更广泛应用的材料。
复合材料的复合原则和界面是影响复合材料性能的重要因素,下面将详细介绍。
机械复合是指通过力的作用将两种或多种材料结合在一起。
例如,在纤维增强复合材料中,纤维和基体通过力的作用使其结合在一起,形成复合材料。
机械复合适用于强度要求高、耐磨性强的产品。
机械复合的优点是简单易行,但界面结合力较弱。
化学复合是指通过化学反应使两种或多种材料结合在一起。
例如,在聚酯树脂和玻璃纤维布中,通过涂布树脂、固化反应将其结合在一起。
化学复合适用于要求强度高、界面粘结力强的产品。
化学复合的优点是界面结合力强,但复合过程所需的材料和设备较多。
物理复合是指通过物理吸附、静电作用等力的作用将两种或多种材料结合在一起。
例如,在橡胶和金属复合材料中,通过物理吸附力将橡胶和金属结合在一起。
物理复合适用于要求柔软、耐热性好的产品。
物理复合的优点是操作简便,但界面结合力较弱。
表面改性是指通过处理材料表面使其与其他材料更好地结合在一起。
例如,通过表面改性处理,改善材料的亲水性或增加表面粗糙度,从而提高与其他材料的粘结力。
表面改性适用于要求界面粘结力强的产品。
表面改性的优点是简单易行,但只是针对材料表面的改性,界面结合力可能不如其他复合方式。
物理界面是指两种材料之间的物理结合,如吸附、机械咬合等。
物理界面的结合力较弱,容易发生剥离或剪切现象。
为了提高物理界面的结合力,可以采用增加界面接触面积、增加纳米级界面过渡层等方法。
化学界面是指两种材料之间的化学结合,如共价键、离子键等。
化学界面的结合力较强,具有较好的界面粘附性。
为了提高化学界面的结合力,可以采用表面改性、界面交联等方法。
综上所述,复合材料的复合原则和界面对于复合材料性能的影响是不可忽视的。
在设计和制备复合材料时,需要根据产品的要求和应用环境选择合适的复合方法和优化界面结构,以提高复合材料的性能和应用价值。
复合材料的界面改性技术探讨
复合材料的界面改性技术探讨在当今的材料科学领域,复合材料因其优异的性能而备受关注。
然而,复合材料中不同组分之间的界面问题往往是影响其性能发挥的关键因素。
为了优化复合材料的性能,界面改性技术应运而生,并成为了材料研究的重要方向之一。
复合材料的界面是指两种或多种不同材料相接触的区域。
在这个区域内,物理和化学性质会发生显著变化,从而影响材料的整体性能。
一个良好的界面能够有效地传递应力、载荷和能量,提高复合材料的强度、韧性、耐热性等性能;相反,一个不良的界面则可能导致材料性能的下降,甚至出现失效。
界面改性的方法多种多样,其中物理改性是较为常见的一种。
物理改性主要通过对材料表面进行处理,改变其粗糙度、形貌等物理特性,从而增强界面的结合力。
例如,通过机械打磨、喷砂等方法增加材料表面的粗糙度,可以增加接触面积,提高界面的机械嵌合作用。
此外,等离子体处理、激光处理等先进技术也被广泛应用于复合材料的表面改性。
等离子体处理能够引入活性官能团,改善材料的表面能和润湿性;激光处理则可以精确控制材料表面的形貌和结构,实现局部改性。
化学改性是另一种重要的界面改性方法。
这种方法通过在材料表面引入特定的化学官能团,改变其化学性质,以增强与其他组分的化学键合。
常见的化学改性方法包括表面氧化、表面接枝、表面涂层等。
表面氧化可以在材料表面形成氧化层,增加其活性位点;表面接枝则是将特定的分子链或官能团接枝到材料表面,提高其相容性;表面涂层则是在材料表面涂覆一层具有特定性能的涂层,改善界面性能。
除了物理和化学改性方法,还有一些其他的改性技术也在不断发展和应用。
例如,纳米技术的引入为复合材料的界面改性带来了新的机遇。
纳米粒子由于其独特的尺寸效应和表面效应,可以有效地改善复合材料的界面性能。
将纳米粒子添加到界面区域,能够增强界面的结合强度,提高材料的力学性能和稳定性。
在实际应用中,选择合适的界面改性技术需要综合考虑多种因素,如复合材料的组成、性能要求、成本等。
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为了获得好的界面粘结,通常要对增强材料的表面 进行有针对性的处理,以改善其表面性能,获得与基体 的良好界面粘结。 6.1 增强材料的表面处理技术 6.1.1 玻璃纤维的表面处理 6.1.1.1 玻璃纤维表面处理的目的和意义 所谓表面处理,就是在增强体表面涂覆上一种称为 表面处理剂的物质,这种表面处理剂包括浸润剂及一系 列偶联剂和助剂等物质,它有利于增强体与基体间形成 一个良好的粘结界面,从而达到提高复合材料各种性能 的目的。
沃兰是一种有机酸铬络合物,它通常配成水、异丙醇 或丙酮的溶液,该溶液是酸性的,一般是暗绿色,常用的 是它的水溶液。
沃兰处理剂与玻纤表面的作用可用如下过程表示:
R 为有机基团,是可与合 成树脂作用形成化学键的 活性基团 , 如不饱和双键、 (2)有机硅烷类偶联剂 环氧基、氨基等;
X为易水解的基 团,如甲氧基、 乙氧基等。
②前处理法 是适当改变浸润剂配方,使之既能满足拉丝、退并、 纺织各道工序的要求,又不妨碍树脂基体对玻璃纤维的浸 润和粘结。将偶联剂加入到上述的浸润剂中,在拉丝过程 中表面处理剂就被覆到玻璃纤维表面上。 用这种被覆了增强型浸润剂的纤维织成的玻璃布称为 前处理布。 与后处理法比较 : 1)、不需再做任何处理而可以直接应用 ; 2)、可省去复杂的处理工艺及设备,使用方便 ; 3)、避免了因热处理而造成的纤维强度损失,是比较 理想的处理方法; 缺点: 既要有处理效果,又要同时满足纺织工艺,和树脂基 体要有良好的浸润以及满足制作玻璃钢各道工序的要求, 是一个比较复杂的综合技术问题。
图6.1 自然环境曝晒后的强度影响 1-沃兰处理; 2-A-151处理; 3-A-172处理;度影响 1-沃兰处理; 2-A-151处理; 3-A-172处理;4-未处理
何为偶联剂? 6.1.1.2 偶联剂及其作用机理 偶联剂是这样的一类化合物,它们的分子两端通常 含有性质不同的基团,一端的基团与增强体表面发生化 学作用或物理作用,另一端的基团则能和基体发生化学 作用或物理作用,从而使增强体和基体很好地偶联起来, 获得良好的界面粘结,改善了多方面的性能,并有效地 抵抗了水的侵蚀。
6.1.1.4
玻璃纤维表面处理方法及影响因素
处理意义:我们知道复合材料的性能不仅与树脂、 纤维的性质与含量有关,而且在很大程度上取决于二 者的结合状况。表面处理(包含界面处理),就是在 玻璃纤维表面涂一层叫做“表面处理剂”的物质,使 纤维与树脂能牢固地结合,以达到提高玻璃钢性能的 目的。
后处理法 (1)玻璃纤维表面处理方法 前处理法 迁移法
有机硅烷是一类品种很多,效果也很显著的表面处理 n=1,2,3 绝 剂,其一般结构通式为:RnSiX4-n 大多数n=1 X基团与玻璃纤维表面的作用机理: 硅烷偶联剂处理玻璃纤维通常经历四个阶段: ①开始时在偶联剂Si上的三个不稳定的x基团发生水解; ②随后缩合成低聚体; ③这些低聚体与基质表面上的-OH形成氢键; ④最后在干燥或固化过程中与基质表面形成共价键并 伴随着少量的水。
①后处理法: 使用纺织型浸润剂的玻璃纤维及制品,在使用前原则 上都采用此法处理。目前普遍采用的一种方法。
处理方法:分两步:(对于“纺织型浸润剂”) 首先除去浸润剂. a、洗涤法:在皂水或有机溶液中清洗,然后烘干。 b、热处理法:(250℃~450℃) 1h。 第二步用表面处理剂处理(要求产品质量较高时), 处理步骤为: 浸渍-水洗-烘干
③迁移法 将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体掺和,在 浸胶的同时将偶联剂施于玻璃纤维上,借处理剂从树脂胶液 中到纤维表面的“迁移”作用而与纤维表面发生反应,从而 在树脂固化过程中产生偶联作用。 迁移法常与前处理法结合使用。 迁移法比较适用于填料与树脂不便于分开的体系.
一般来说,迁移法处理的效果较前两种方法稍差
按化学组成,偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两 大类,此外还有钛酸酯等。
(1)有机酸氯化铬络合物类偶联剂 有机酸氯化铬络合物简称铬络合物,这类络合物 通常是用碱式氯化铬与羧酸反应而制得。 2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O 这类铬络合物无水时的结构式为:
沃兰(Vo1an),结构式为 :
③阳离子型硅烷偶联剂 阳离子硅烷,除了具有一般水解型硅烷的性质外, 还同时具有阳离子表面活性剂的作用,可改善无机物在 树脂中的分散性。
④水溶性硅烷偶联剂 其化学名称为二聚氮什酰胺基三甲氧基硅烷。它是一 种水溶性偶联剂,在分子主链上含有硅氧烷功能基团和氨 基反应活性基团,其效果与A-偶联剂相当。
⑤叠氮型硅烷偶联剂
R基团与树脂基体的作用机理: 以R基团为乙烯基—CH=CH2与不饱和聚酯树脂中的不饱 和双键的反应为例:
(3)新品种硅烷偶联剂 硅烷偶联剂是偶联剂中最重要的一大类型,除了目前已广泛 应用的几十种外,近来又开发了许多新的品种,下面介绍主 要的几个品种。 ①耐高温型硅烷偶联剂
②过氧化物型硅烷偶联剂 特点:一是偶联作用的获得是通过过氧化物热裂解, 而不是通过烷氧基团的水解;二是偶联作用不局限于玻 璃纤维增强塑料,而是适用于一大类相似或不相似物质 之间的偶联。
6.1.1.3 偶联剂的品种及其应用范围 偶联剂能有效地提高玻璃纤维与树脂基体的粘结强度, 所以,国内外都进行了大量的研究工作。目前国内生产的 常用偶联剂有沃兰、 A—151 、 KH—550 、 KH—560 、 ND— 42、B—201、B—202等。经每种偶联剂处理后的玻璃纤维, 都有自己相应的树脂基体适用范围。 Eg: 1)、KH—570对不饱和聚配树脂处理效果最好; 2 )、 A—151 、A—172对 1 ,2 -聚丁二烯树脂和丁苯树脂 最有效; 3)、KH—560对环氧树脂最好; 4)、KH—550对酚醛树脂、聚酰亚胺效果最好; 5)、沃兰处理的玻璃纤维对大部分树脂都有较好效果, 且价格便宜,是一种最常用的偶联剂。