复合材料的表界面概要.ppt

高性能的有机纤维包括：Kevlar纤维、聚酯纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维等。 有机纤维的特点： (1)低密度、高强度、高模量 (2)刚性链、高度取向、分子链堆砌密度大 (3)分子链排列呈表芯结构 2.有机纤维 四、先进复合材料的界面 四、先进复合材料的界面 碳纤维的表面处理 碳纤维的表面处理就是为了改善其表面结构和性能，采取针对性的措施，使之获得与基体材料很好地粘结，从而达到提高其复合材料层间剪切强度、断裂韧性、尺寸稳定性及界面的抗湿性。 处理机理： 清除碳纤维表面杂质，在碳纤维表面刻蚀沟槽或形成微孔以增大表面积，从类似石墨层面改性成碳状结构以增加碳纤维表面能，或者引入具有极性或反应性的官能团以形成与树脂起作用的中间层。 四、先进复合材料的界面 高性能纤维的表面处理方法: a、表面清洁处理 b、表面氧化处理 c、表面涂层 d、碳的表面气相沉积 e、电聚合处理 f、低温等离子处理 g、表面接枝 四、先进复合材料的界面 碳纤维表面经氧、氯、氨、烯烃、炔烃等各种气体等离子体处理后，其物化性能发生显著变化，最重要的有如下几方面。 ①表面浸润性的变化 ②强度和直径的变化 ③表面组成的变化 碳纤维表面处理对提高复合材料的剪切强度是一个十分重要的因素，其他还会影响表面积、官能团和浸润性增加等。 本章小结 　　 掌握：复合材料的一般的特性 基体、增强材料 偶联剂 玻璃纤维、碳纤维、有机纤维各自的特点 更刺激，更清爽……生活像一杯水，有的时候需要加点冰…… * 不同材料互相取长补短，不仅可以克服单一材料的缺点，而且通过协同作用可产生原来单一材料所没有的新性能。 * 不同材料互相取长补短，不仅可以克服单一材料的缺点，而且通过协同作用可产生原来单一材料所没有的新性能。 * 三、玻璃纤维增强塑料界面 玻璃纤维的化学性能： 　　玻璃是一种非常好的耐腐蚀材料，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对一般的化学药品和有机溶剂都有良好的化学稳定性。但拉制成玻璃纤维后，其化学稳定性远不如玻璃。这主要是由于玻璃纤维的比表面积大所造成的。 玻璃纤维的耐腐蚀性能要比块玻璃差得多，且玻璃纤维的直径越小，其化学稳定性越差。 三、玻璃纤维增强塑料界面 　　聚合物基复合材料的基体是有机高分子材料，玻璃纤维是无机材料，由于有机高分子材料和无机材料在结构和性能上存在很大的差异，相互亲和力差，因此难以实现良好的界面结合。 有机高分子材料 无机非金属材料 偶联剂 三、玻璃纤维增强塑料界面 偶联剂： 偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子中含有两种性质不同的基团，其中一种基团可与增强材料发生化学作用或物理作用，另一种基团则能和基体发生化学作用或物理作用。从通过偶联剂的欧联作用，使基体与增强材料实现良好的界面结合，从而显著提高复合材料的性能。 按化学组成，偶联剂主要可分为硅烷类、有机铬络合物类、钛酸酯类。 (1)有机硅烷类偶联剂 有机硅烷是一类品种很多，效果也很显著的表面处理剂，其一般结构通式为：RnSiX4-n 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、环氧基、氨基等； X为易水解的基团，如甲氧基、乙氧基等。 n＝1，2，3 绝大多数n＝1 偶联剂 偶联剂 有机硅烷偶联剂的作用机理如下： （1）X基团水解，形成硅醇：（蒸馏水稀释5%） （2）硅醇的硅羟基之间以及硅醇硅羟基与玻璃纤维表面硅羟基之间形成氢键： RnSiX4-n （3） 硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-键： 这样，硅烷偶联剂在玻璃纤维表面以-Si-O-Si-化学键结合，同时在玻璃纤维表面缩聚成膜，形成有机基团R朝外的结构 偶联剂 有机硅烷偶联剂的作用机理如下： 有机基因R中可含有-C＝C-、-NH2、 一CH一CH2等基团，这些活性基团和树脂基体反应， 形成新的化学键，即偶联剂与基体结合起来了 例如，-C＝C-可参与不饱和聚酯的固化反应，-NH2 可参与环氧树脂的固化反应。 有机硅烷偶联剂的作用机理如下： 偶联剂 O 这类铬络合物无水时的结构式 (2)有机铬偶联剂 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 偶联剂 沃兰(Vo1an) 偶联剂 有机铬偶联剂的作用机理与有机硅烷类似，可表示如下： 偶联剂 (3) 钛酸酯偶联剂 结构通式： (RO)m Ti - (O-X-R’-Y)n m、n为官能团数。n＞2时为多官能团的钛酸酯，可与多官能团的热塑性及热固性树脂起作用。 偶联