材料表界面（尹杰）第十章.pptVIP

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 　　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。从通过偶联剂的偶联作用，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： （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： 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： 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。 偶联剂 (3) 钛酸酯偶联剂 三、玻璃纤维增强塑料界面 用偶联剂进行玻璃纤维表面处理的方法 后处理法 前处理法 迁移法 三、玻璃纤维增强塑料界面 用偶联剂进行玻璃纤维表面处理的方法 后处理法：用洗涤或灼烧的方法先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后用偶联剂浸渍、水洗、干燥，使玻璃纤维表面覆盖一层偶联剂。 浸润剂：在玻璃纤维的拉制过程中，把在单根纤维表面涂覆的一种由粘结组分、润滑组分和表面活性剂组分等配置而成的乳液称为浸润剂。 浸润剂的作用: （1）使单丝集束，便于后续的并股、纺织等工序； （2）防止原纱缠绕成卷时，纤维相互粘结； （3）保护纤维，防止纤维纺织时，由于表面磨损而降低强度。 坩锅拉丝法 制备玻璃纤维示意图 1300℃ 三、玻璃纤维增强塑料界面 用偶联剂进行玻璃纤维表面处理的方法 前处理法：将偶联剂作为浸润剂的一个组分，使浸润剂既满足玻璃纤维的拉丝、纺织和各道工序的要求，同时在拉丝的过程中就使玻璃纤维表面覆盖一层偶联剂。前处理法是先进的玻璃纤维表面处理方法，省去了洗涤或灼烧再后处理的复杂工艺，避免了玻纤在灼烧中的强度损失。对适合前处理法的浸润剂配方研究已成为一个重要的课题。 三、玻璃纤维增强塑料界面 用偶联剂进行玻璃纤维表面处理的方法 迁移法：将偶联剂直接加到树脂胶液中混合，借偶联剂从树脂中向玻璃纤维表面的迁移作用与玻璃纤维表面发生反应，产生作用。迁移法的优点是工艺操作简便，不需要庞大复杂的处理设备，也不消耗能量。但迁移法的效果要差于前两种方法。 三、玻璃纤维增强塑料界面 用偶联剂进行玻璃纤维表面处理的效果 未经处理的玻璃纤维，制成的玻璃纤维增强塑料界面容易受到介质的侵蚀。 偶联剂使玻璃纤维与基体树脂以化学键结合，界面结合牢固，不易受到介质侵蚀。 聚酯玻璃钢的水煮强度 水煮时间/h 弯曲强度保留率/% 未处理 A-151 沃兰 KH-560 KH-570 0 251.8 303.1 324.0 258.3 3