复合材料界面与设计
《复合材料》课件——第二章_复合材料界面和优化设计

伤和形成脆性界面相等十分有害。碳纤维/铝钛铜合 金复
合材料中,生成TiC,使界面附近的铝、铜富集。 500℃
时,在C纤维/铝材料界面生成Al4C3脆性层。
2.4 复合材料的界面
2.4.5 界面反应或界面扩散理论
在复合材料组分之间发生原
子或分子间的扩散或反应,从
因此,在研究和设计界面时,不应只追求界面结合而应考 虑到最优化和最佳综合性能。
2.3复合材料组分的相容性
物理相容性: 1. 是指基体应具有足够的韧性和强度,能够将外部载荷均匀
地传递到增强剂上,而不会有明显的不连续现象。 2. 由于裂纹或位错移动,在基体上产生的局部应力不应在增
强剂上形成高的局部应力。 3. 另一个重要的物理关系是热膨胀系数。基体与增强相热膨
物理和化学吸附作用。液态树脂对纤维表面的良好浸润是 十分重要的。浸润不良会在界面上产生空隙,导致界面缺 陷和应力集中,使界面强度下降。良好的或完全浸润将使 界面强度大大提高,甚至优于基体本身的内聚强度。
2.4 复合材料的界面
2.4.1界面润湿理论 : 从热力学观点来考虑两个结合面与其表面能的关系,一般用 表面张力来表征。
胀系数的差异对复合材料的界面结合产生重要的影响,从 而影响材料的各类性能。
2. 3复合材料组分的相容性
物理相容性: 例如:
对于韧性基体材料,最好具有较高的热膨胀系数。这是因 为热膨胀系数较高的相从较高的加工温度冷却是将受到张 应力;
对于脆性材料的增强相,一般都是抗压强度大于抗拉强度, 处于压缩状态比较有利。
2.3复合材料组分的相容性
化学相容性: ➢ 对复合材料来说, 以下因素与复合材料化学相容性有关的
多相复合材料的界面设计与增强机制研究

多相复合材料的界面设计与增强机制研究多相复合材料是由两种或两种以上成分不同的材料相互作用形成的。
在多相复合材料的设计中,界面的设计起着关键作用。
良好的界面设计能够提高材料的力学性能、耐磨性以及抗腐蚀性等。
本文将探讨多相复合材料的界面设计以及增强机制的研究。
一、界面设计的考虑因素界面设计需要考虑多种因素,包括界面的亲和力、界面的结合强度以及界面的扩散性等。
首先,材料的亲和力对于界面的设计至关重要。
当两种材料的亲和力较差时,界面会存在间隙或有机空腔,降低了材料的力学性能。
因此,为了提高界面的亲和力,可以通过表面修饰或添加亲和性强的中间层来实现。
其次,界面结合强度也是界面设计的重要考虑因素之一。
较高的结合强度可以有效地传递载荷,提高材料的强度和刚度。
界面结合强度的提高可以通过增加材料间的化学键或者引入交联剂来实现。
同时,界面结合强度还与材料的表面形貌有关。
粗糙的表面形貌能够增加界面的接触面积,从而提高界面结合强度。
最后,界面的扩散性也需要考虑。
界面扩散性决定了材料间的相互渗透程度。
若界面扩散性不佳,会导致材料间的界面剥离或者分层现象。
为了提高界面的扩散性,可以选择互相溶解性较好的材料,或者采取表面修饰等方法。
二、增强机制的研究多相复合材料的增强机制是指通过控制界面的组织结构和化学反应来增加材料的力学性能。
界面增强机制主要包括增加界面的摩擦阻力、增加界面的切削强度和增加界面的耐磨性等。
增加界面的摩擦阻力能够提高材料的摩擦性能和耐磨性。
一种常见的方式是在界面上添加润滑剂或者填充物,如石墨、纳米材料等。
这些润滑剂可以减少材料间的摩擦力,从而降低材料的磨损。
增加界面的切削强度是通过增加界面的结合强度来实现的。
前文提到的界面结合强度的提高可以有效地提高材料的强度和刚度,从而增加材料的切削强度。
增加界面的耐磨性能可以通过表面修饰或添加合适的抗磨料实现。
抗磨料的添加能够增加材料的硬度和抗磨性,有效地提高材料的耐磨性。
复合材料的界面及复合原则

体育器材领域
复合材料在体育器材领域的应用也十分广泛,主要应用于制造高性能的体育器材和装备。复合材料具 有轻质、高强度、抗冲击等优点,能够提高体育器材的性能和使用安全性。
例如,碳纤维复合材料可以用于制造高级自行车架、高尔夫球杆、滑雪板等体育器材,能够显著提高 器材的刚性和减震效果。同时,复合材料还可以用于制造运动鞋和运动服等装备,提高运动员的竞技 表现和舒适度。
向控制工艺。
03
复合材料结构的可设计性
提高复合材料结构的可设计性是实现其高性能的关键。通过发展先进的
计算设计和模拟技术,可以预测和控制复合材料的结构和性能,实现高
性能复合材料的快速研发。
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复合材料面临的挑战与解决方案
01
界面性能控制
复合材料的界面性能对其整体性能具有重要影响,但界面性能的调控仍
面临挑战。解决方案包括优化界面设计、改进制备工艺和引入新型界面
改性技术等。
02
增强材料的分散与取向
增强材料的分散和取向对复合材料的力学性能和功能性能有显著影响。
解决这一问题需要深入研究增强材料的物理和化学性质,优化分散和取
面能等因素。
提高界面粘附力的方法包括选择合适的粘合剂、对材料表面进
03
行预处理、优化复合工艺等。
界面稳定性
01
界面稳定性是指复合材料在长 期使用过程中保持其性能不变 的能力,它与材料的耐久性和 可靠性密切相关。
02
界面稳定性取决于组分之间的 化学键合、物理相互作用以及 环境因素如温度、湿度和化学 介质的影响。
复合材料的界面及复 合原则
目录
• 引言 • 复合材料的界面特性 • 复合原则 • 复合材料的应用 • 结论
第2章复合材料的界面和优化设计.

第二阶段:聚合物的固化过程。固化阶段受第一阶段的影响,同时它也 直接决定着所形成的界面层的结构。如热固性树脂固化时的胶粒和胶絮。
界面层的结构包括:界面结合力的性质、界面层的厚度、界面层的组成和 微观结构。面作用机理
(1)界面浸润性理论
2.2 复合材料的界面
复合材料
郭连贵
湖北工程学院化学与材料科学学院
第2章 复合材料的界面和优化设计
石墨烯
掌握界面定义、组成 掌握界面的作用
掌握界面理论
掌握界面设计方法
了解界面表征方法
多壁碳纳米管
2
2.1 复合材料界面的概念
2.1 复合材料界面的概念
一、复合材料界面的定义
复合材料界面示意图
复合材料界面区成分比较复杂
不同界面结合强度断裂纤维周围基体形态模型
a. 弱界面结合状况 b. 界面结合适中状况 c. 界面结合过强状况
2.2 复合材料的界面
一、聚合物基复合材料的界面
1、界面的形成
第一阶段:基体与增强体的接触与浸润过程。在复合材料的制备过程中, 要求组份间能牢固的结合并有足够的强度,要实现这一点必须要使材料在 界面上形成能量最低结合,通常存在液态对固体的相互浸润。
一、聚合物基复合材料的界面
2、界面作用机理
(1)界面浸润性理论
2.2 复合材料的界面
(2)化学键理论
2.2 复合材料的界面
(3)扩散理论
2.2 复合材料的界面
(4)电子静电理论
2.2 复合材料的界面
(5)机械联接理论
2.2 复合材料的界面
(6)变形层理论和抑制层理论
2.2 复合材料的界面
关,也与复合材料各组分的浸润性、相容性、
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。
复合材料界面与设计

将纤维与基体压出,暴露出纤维与基体形貌,脱粘发生 在C层与反应层之间,可以看到碎片
图 高模量碳纤维复合材料 拉伸破坏断口侧壁SEM照片
图 高模量碳纤维复合材料 拉伸破坏的断口SEM图片 图中深色部分为纤维拔 出后留下的空洞
碳纤维水泥状态
玻璃纤维热塑性复合材料
复合材料界面SEM图
TEM是研究陶瓷基复合材料界面微观结构
玻纤单丝从PP基体中的拔出剪切强度测试
4、临界纤维长度试验法
将单丝纤维埋人基体制成哑铃状试样,拉伸使纤维断裂成一段
段的残片,测量残片长度,可得到残片的长度分布图,统计出 残片平均长度L,临界纤维长度Lc与平均长度L的关系为:
临界剪切强度为:
5、界面粘接能测试法
在试样中埋人纤维单丝,试样尺寸30mm×10mm×10mm, 试样中间开一直径1.5MM小孔,使小孔穿过纤维。对试 样施加压应力,由于纤维与基体压缩模量不同,界面 产生剪应力,载荷足够大时,纤维在小孔
复合材料界面分析表征 提 纲
界面形貌结构分析表征 增强材料表面化学表征 界面力学性能分析表征
一、界面形貌结构分析表征
界面结合强弱与与界面区域的微观结构密切相关; 复合材料的结构缺陷常常集中于界面区域; 制造与使用过程中,界面的结构前景都吸引人们
?界面结构的最重要的手段是temsemafm和拉曼光谱技术也为人们重视1纤维表面处理形态表征低温等离子处理热处理电晕和低温等离子处理植物纤维2纤维表面接枝聚合物形态碳纤维接枝聚苯乙烯碳纤维接枝3复合材料界面状态纤维拔出状态cc复合材料拉伸破坏断裂面脱粘没有导致表面和内壁任何损伤可以判定纤维与基体之间只有松散结合不存在确定厚度的界面层cc复合材料横断面semcc复合材料界面结构与先驱体种类和热处理形式有关以上显示纤维相同基体及处理不同界面状况不同26显示sicsic复合材料受压力破坏后显示复合材料几乎所有破坏形式27显示纤维拉出和断裂破坏界面结合弱碳化硅增强某种钛合金复合材料a纤维表面有一层碳b纤维表面未覆盖c反应层有明显区别
复合材料的界面定义

复合材料的界面定义
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优异的性能和特点。
在复合材料中,界面是指不同组分之间的交界面,是复合材料中最重要的部分之一。
界面的性质和特点直接影响着复合材料的整体性能和应用范围。
因此,对复合材料的界面进行准确的定义是非常重要的。
首先,复合材料的界面可以被定义为不同组分之间的交界面,包括纤维和基体
之间的界面、不同填料之间的界面等。
这些界面通常是由于材料的不同成分或性质所导致的,因此界面的性质往往会对整体材料的性能产生显著的影响。
其次,复合材料的界面还可以被定义为材料的微观结构和相互作用的区域。
在
这些区域中,不同组分之间的相互作用会产生一系列的界面效应,如界面扩散、界面结合、界面应力传递等。
这些效应会直接影响着复合材料的力学性能、热学性能、耐久性等方面。
另外,复合材料的界面还可以被定义为材料的表面区域,包括纤维表面、填料
表面、基体表面等。
这些表面区域往往是复合材料与外界环境或其他材料之间的直接接触区域,因此界面的性质会直接影响着复合材料的耐腐蚀性、黏附性、润湿性等方面。
综上所述,复合材料的界面可以被定义为不同组分之间的交界面、材料的微观
结构和相互作用区域,以及材料的表面区域。
界面的性质和特点直接影响着复合材料的整体性能,因此对复合材料的界面进行准确的定义是非常重要的。
在未来的研究中,我们需要进一步深入理解复合材料的界面定义,探索界面效应对复合材料性能的影响机制,为复合材料的设计、制备和应用提供更加科学、准确的理论基础。
复合材料的界面

复合材料的界面复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有优良的性能和广泛的应用领域。
在复合材料中,界面是一个非常重要的概念,它直接影响着复合材料的性能和使用效果。
本文将围绕复合材料的界面展开讨论,从界面的定义、影响因素、性能优化等方面进行深入探讨。
首先,界面是指两种不同材料之间的接触面或接触区域。
在复合材料中,界面通常是由树脂基体和增强材料之间的接触面构成。
界面的性质直接影响着复合材料的力学性能、热学性能、耐久性等方面。
一个优秀的界面能够有效地传递载荷,提高材料的强度和刚度,同时还能够有效地减小应力集中,延长材料的使用寿命。
其次,影响复合材料界面性能的因素有很多,包括表面能、界面结构、界面相容性等。
表面能是指材料表面吸附外界物质的能力,它直接影响着材料的润湿性和粘接性。
在复合材料的界面中,表面能的大小将影响着树脂基体和增强材料之间的粘接强度。
界面结构是指界面的形貌和结构特征,包括界面的粗糙度、界面的结合方式等。
一个良好的界面结构能够提高材料的界面强度和界面传递效率。
界面相容性是指不同材料之间的相互作用性质,包括化学相容性和物理相容性。
界面相容性好的复合材料能够充分发挥各种材料的优点,形成协同效应,提高材料的整体性能。
此外,为了优化复合材料的界面性能,可以采取一些措施。
一是通过表面处理来提高材料的表面能,增强材料的润湿性和粘接性。
常用的表面处理方法包括等离子体处理、化学处理、机械处理等。
二是通过界面改性来改善界面结构和界面相容性,包括界面增强剂的添加、界面改性剂的引入等。
界面增强剂能够增强材料的界面结合强度,提高材料的界面传递效率;界面改性剂能够改善不同材料之间的相容性,减小界面能量,提高材料的界面稳定性。
三是通过界面设计来优化复合材料的界面性能,包括界面结构的设计、界面相容性的设计等。
通过合理的界面设计,能够有效地提高复合材料的性能,并满足不同应用领域的需求。
综上所述,复合材料的界面是一个非常重要的概念,它直接影响着复合材料的性能和使用效果。
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先进聚合物复合材料界面设计与表征进展姓名:卢刚班级:材研1005 学号:104972100244摘要:本文简述了界面的形成与作用机理,着重介绍了聚合物基复合材料界面改进的几种方法。
关键词:聚合物;复合材料;界面Abstract:This paper briefly describes the formation of the interface and the mechanism of action,mainly introduces some methods about the UI improvement of the polymer-based composites.1引言聚合物基复合材料是由纤维和基体结合为一个整体,使复合材料具备了原组成材料所没有的性能,并且由于界面的存在,纤维和基体所发挥的作用,是各自独立而又相互存在的。
界面是复合材料组成的重要组成成分,它的结构与性能,以及粘合强度等因素,直接关系到复合材料的性能。
所以,复合材料界面问题的研究有着十分重要的意义。
现代科学的发展为复合材料界面的分析表征提供了强有力的手段。
扫描电镜、红外光谱、紫外光谱、光电子能谱、动态力学分析、原子粒显微镜等,在复合材料界面分析表征中得到充分利用,为揭示界面的本质、丰富界面的理论做出了重要贡献。
2界面的形成与作用机理2.1界面的形成复合材料体系对界面要求各不相同,它们的成形加工方法与工艺差别很大,各有特点,使复合材料界面形成过程十分复杂,理论上可分为两个阶段:第一阶段:增强体与基体在一组份为液态(或粘流态)时的接触与浸润过程。
在复合材料的制备过程中,要求组份间能牢固的结合,并有足够的强度。
要实现这一点,必须要使材料在界面上形成能量最低结合,通常都存在一个液态对固体的相互浸润。
所谓浸润,即把不同的液滴放到不同的液态表面上,有时液滴会立即铺展开来,遮盖固体的表面,这一现象称为“浸润”。
第二阶段:液态(或粘流态)组份的固化过程,即凝固或化学反应。
固化阶段受第一阶段的影响,同时它也直接决定着所形成的界面层的结构。
以固热性树脂的固化过程为例,固化剂所在位置是固化反应的中心,固化反应从中心以辐射状向四周扩展,最后形成中心密度大、边缘密度小的非均匀固化结构,密度大的部分称为胶束或胶粒,密度小的称胶絮。
2.2界面的作用机理在组成复合材料的两相中,一般总有一项以溶液或熔融流动状态与另一固相相接处,然后进行固化反应使两相结合在一起,在这个过程中,两相间的作用和机理一直是人们关心的问题,但至今尚不完全清楚。
从已有的研究结果总结为以下几种理论,包括:1、浸润吸附理论,2.、化学键理论,3、扩散理论,4、电子静电理论,5、机械联结理论,6、变形层理论,7、优先吸附理论。
1)浸润吸附理论:浸润吸附理论认为,高聚物的黏结作用可以分为两个阶段:第一阶段:高聚物大分子借助于宏观布朗运动从溶液或熔融体中,移动到被粘物表面;再通过微布朗运动,大分子链节逐渐向被粘体表面的极性基体靠近。
没有溶剂时,大分子链节只能局部靠近表面,而在压力作用下或加热使黏度降低时,便可与表面靠得很近。
第二阶段:发生吸附作用。
当被粘体与黏结剂分子间距<0.5nm时,范德华力开始发生作用,从而形成偶极-偶极键、偶极-诱导偶极键、氢键等。
2)化学键理论(在复合材料组分之间发生化学作用,在界面上形成共价键结合.) :该理论的主要观点是:偶联剂分子应至少含有两种官能团,第一种官能团在理论上可与增强材料起化学反应,第二种官能团在理论上应能参与树脂的固化反应,与树脂分子链形成化学键结合,于是,偶联剂分子像“桥”一样,将增强材料与基体通过共价键牢固地连接在一起了。
例如,使用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、乙基三氯硅烷和乙烯基烷氧基硅烷及二烯丙基烷氧基硅烷于不饱和聚酯/玻璃纤维体系中。
结果表明含不饱和基硅烷的制品强度比饱和基的高出几乎2倍,显著地改善了树脂/玻璃纤维两相间的界面黏结。
3)扩散理论(在复合材料组分之间发生原子或分子间的扩散或反应,从而形成反应结合或扩散结合。
):Barodkuu提出了高聚物-高聚物粘结作用的扩散理论,其观点是:高聚物之间的粘结作用与其自粘作用(同种分子间的扩散)一样,也是高聚物分子链及链段的相互扩散(不同种分子)引起的,由此而产生强大的粘接力。
该理论的出发点是基于高聚物的最根本特征:大分子链结构及柔顺性。
两相高聚物分子的相互扩散实际是相互溶解,相互溶解能力的大小由溶解度参数决定,溶解度参数越相近,二者越容易互溶。
偶联剂的使用使这一理论在纤维复合材料领域中得到应用。
近年来所提出的相互贯穿网络理论实际上是化学键理论和扩散理论在某种程度上的结合。
4)电子静电理论(当复合材料不同组分表面带有异性电荷时,将发生静电吸引。
):根据:当两种电介质相接触时,会产生接触起电现象。
另外,在一定条件下,当从被粘物表面剥离粘接剂薄膜时,由于放电和发射电子而产生特殊声响和发光现象。
静电理论认为:粘接剂-被粘体可以看成一个电容器;二者各为一极板,相互接触而使电容器充电,形成双电层。
于是,粘接破坏就相当于电容器被分开,粘接功就相当于电容器分开时要抵抗的静电引力。
5)机械联结理论:粘接剂与被粘体的粘接存粹基于机械作用,首先液态粘接剂渗入被粘体的空隙内,然后在一定条件下粘接剂凝固或固化而被机械地“镶嵌”在孔隙中,于是便产生了犹如螺栓、钉子、钩子那样的机械结合力。
由此可见,机械结合力主要取决于材料的几何因素。
事实上,机械理论是与其他粘接理论的协同作用的理论,没有一个粘接系统是只由机械作用而形成的。
6)变形层理论:聚合物复合材料固化时,聚合物将产生收缩现象,而且基体与纤维的热膨胀系数相差较大,因此在固化过程中,纤维与基体界面上就会产生附加应力,这种附加应力会使界面破坏,导致复合材料的性能下降。
在外载荷作用产生的应力,在复合材料中的分布也是不均匀的。
因为从观察复合材料的微观结构可知,纤维与树脂的界面不是平滑的,结果在界面上某些部位集中了比平均应力高的应力。
这种应力集中将首先使纤维与基体间的化学键断裂,使复合材料内部形成微裂纹,这样也会使复合材料的性能下降。
7)优先吸附理论:树脂胶液中,各组分在玻璃纤维上的吸附能力各不相同,有先有后,纤维表面优先吸附基体体系中的助剂,如胺类固化环氧树脂时,纤维表面优先吸附胺,使界面层基体内分布为一梯度,最后导致界面层结构与性能也具有梯度变化,这样有利于消除应力,改善复合材料的力学性能。
3界面及界面改进方法界面结合强度低,则增强纤维与基体很容易分离,在材料的断面可观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象,起不到增强作用,但界面结合强度太高,则增强纤维与基体之间应力无法松弛,形成脆性断裂。
在研究和设计界面时,不应只追求界面粘结而应考虑到最优化和最佳综合性能。
3.1 聚合物基复合材料界面改善原则1)在聚合物基复合材料的设计中,首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性。
一般可采取延长浸渍时间,增大体系压力,降低熔体粘度以及改变增强体织物结构等措施。
2)适度的界面结合强度3)减少复合材料中产生的残余应力4)调节界面内应力和减缓应力集中3.2 聚合物基复合材料界面及其改性3.2.1化学偶联剂改性技术用偶联剂处理复合材料表面以改善界面的粘合目前已得到广泛应用。
制备玻璃纤维增强塑料之前必须对玻璃纤维进行表面处理。
否则制备的玻璃纤维增强塑料容易分层。
对玻璃纤维表面来说,表面处理一般都用偶联剂进行处理。
偶联剂不但能改善复合材料的界面粘接,而且对潮湿环境下的电性能和力学性能等方面效果显著。
它是一类具有两种不同性质官能团的物质,分子中一部分是可与聚合物反应的有机官能团,另一部分官能团与无机物表面有较好的反应性,形成牢固的粘合。
偶联剂在复合材料中的作用在于它在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层,界面层能传递应力,从而增强了增强材料与树脂基体之间粘合强度,提高了复合材料的性能,同时还可以防止其它介质向界面渗透,改善了界面状态,有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
偶联剂的种类很多,如硅烷偶联剂、铬络合物偶联剂、钛酸酯偶联剂等。
其中最常用,及种类最多的是硅烷偶联剂。
这类偶联剂的通式可写为RSiX3。
其中 R基团与聚合物分子有亲合力,如乙烯基、氯丙基、环氧基、甲基丙烯酸酯基、胺基等。
X为能够水解的烷氧基,如甲氧基、乙氧基等,水解成SiOH 活性基团,与无机材料表面形成较强的化学键合(Si—O—M)或物理吸附。
因此,通过硅烷偶联剂能使两种不同性质的材料很好地偶联起来。
偶联剂的处理方法有前处理、后处理和迁移法。
前处理是用偶联剂代替石蜡型浸润剂,生产玻璃纤维时,直接用于玻璃纤维拉丝集束,故用这种纤维作复合材料增强体时不需脱蜡处理,因此纤维强度仍能保留,但纤维柔性较差。
后处理方法是将纤维热处理脱蜡(纤维经热处理后强度下降);然后浸渍偶联剂的稀水溶液(浓度一般1%-2%),对水溶解性差的偶联剂可以用0.1%的醋酸溶液或水-乙醇的混合溶液;最后进行干燥处理。
迁移法是将偶联剂直接加入树脂配方中,让它在浸胶和成型过程中迁移到玻璃纤维表面发生偶联作用。
因其简单,往往采用这种方法来提高复合材料的强度、耐腐蚀性能、电性能等。
以上处理方法各有利弊,选用时应根据复合材料性能的要求,选择比较适合成型工艺的处理方法,以得到优良界面性能。
3.2.2界面增容改性界面增容改性研究目前主要是针对共混高聚物体系而展开的。
两种不能相容或部分相容的高聚物混合在一起,会形成明显具有两相的混合固体。
而且这种体系不稳定,在使用中会逐渐出现相分离,导致共混物性能的不稳定,严重影响着共混物在实践中的应用。
目前已能制备的聚合物都有一种或几种良好的性能,聚合物的熔融共混为这些不同种类的聚合物形成聚合物共混物或聚合物合金提供了最容易和最有效的方法。
有时通过简单的共混可以取得协同效应,获得特殊的功能。
但是热力学模型和实验已清楚的证明,即使在熔融状态或在溶剂存在的情况下,将两种不同种类的聚合物进行共混,通常不会取得分子水平的分散,而只会得到两相结构体系。
良好的物理力学性能取决于两个参数:界面大小和两相间的粘合力。
合适的界面张力会使材料具有足够的粘合强度,这种粘合强度使材料在两相之间有效的传递及分配应力和应变,而不致破坏已建立的形态。
而且制品的性能应当具有良好的重现性和稳定性。
增容作用就是降低相界面张力,增进相区间的相互作用和相互渗透改善界面状况和两相结构形态。
近年来利用增溶剂改善共混物相容性成为一种重要的方法。
聚合物增溶剂主要是接枝和嵌段共聚物。
20世纪60年代,Molau等发现在不相容的共混物中加入相应的嵌段聚合物可以改善界面相容性,这是因为共聚物可以起到乳化作用,可以阻止共混物的宏观相分离。