聚合物基复合材料及其成型工艺-北京航空航天大学-第3章-复合材料界面.pdfVIP

聚合物基复合材料及其成型工艺

第三章

复合材料界面结构与表征

李敏顾轶卓张佐光

北航材料学院

提纲

界面的重要性

界面的基本概念

界面形成及其作用

界面结构

界面破坏机理

复合材料界面研究方法

纤维表面处理与界面改性方法

1.界面的重要性

原材料(复合材料)结构

研究成型工艺中的界面形成非常关键

作用：纤维和树脂的桥梁

界面是桥梁，界面相很关键（力学、功能）

1.界面的重要性

研究界面的意义

3

⑴1cm复合材料中，若含直径8μm的纤维50%时,界面达

数千cm2

⑵界面是复合材料极为重要的微结构，作为纤维与基体

连接的“纽带”对复合材料的物理、化学及力学性能都

有至关重要的影响

•影响到纤维与基体之间的应力传递，从而决定复合材

料的强度，尤其是偏轴向强度

•影响到复合材料损伤累积与裂纹的传播历程，从而决

定复合材料的断裂韧性

•直接影响复合材料的耐环境、介质稳定性，甚至影响

其功能性

2.界面的基本概念

界面的含义

不同相或不同物质的共存

界面体中，每两相之间存在的

一个区域称为界面。

《物理化学》中的定义：界面是指两相接触的约几个分子厚

度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。

2.界面的基本概念

液—固界面

液—气界面液体界面

界面的类型液—液界面

（聚集态)

固—气界面固体界面

固—固界面

2.界面的基本概念

界面区纤维-树脂基体和增强材

界面料的一层表面

Resin

•界面的存在使纤维和基体的作用

既各自独立又相互依存

f

fiber

•两相交接区域是一个具有一定厚

界面层

度的界面层，即中间相

(interphase)

•界面的结构、性质与本体不同

3.界面形成及其作用

聚合物基复合材料的形成：一般总有一相以溶液

或熔融流动状态与另一固相接触，然后进行固化

反应（curing,solidation）使两相结合在一起

形成过程大致可分为两个阶段。

第一阶段纤维与基体间密切接触完全润湿；

第二阶段纤维与基体间通过相互作用，使

界面固定。

3.界面形成及其作用

基