复合材料原理第6章1.ppt

7、复合材料力学性能的复合规律 1、分析单向铺层复合材料的弹性模量 2、复合材料单向板纵向拉伸中的纤维拔出长度 3、单向板的断裂韧性 4、短纤维复合材料的弹性模量 5、弥散增韧材料（粒子复合材料）的弹性模量与强度 6、粒子复合材料的延伸率 7、超细粒子的表面效应及增强效果 6．2 粉状颗粒的表面处理技术 无机粉体填料与有机高聚物的不相容性，重视研究改善粉体填料的表面性质。 1、硅烷偶联剂 ； 2、钛酸酯类偶联剂； 6．2．1 钛酸酯偶联剂的结构及偶联机理 结构通式： (RO)m Ti - (OX-R’-Y)n (RO)为钛酸酯和无机填料进行化学结合的官能团； -Ti(Ox)部分为钛酸酯的有机骨架，与聚合物的羧基之间进行相互交换，起酯基和烷基转移反应； —X该部分是和分子核心软相结合的基团，对钛酸酯的性质有着重要影响； R’是长链分子基团，起缠绕作用，能与热塑性树脂缠绕结合在一起，改善冲击性能； Y为胺基、丙烯酸、经基及末端氢原子等； 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。 (RO)m Ti - (OX-R’-Y)n 根据分子结构及偶联机理，钛酸酯偶联剂可分为四种基本类型。 6．2．1．1 单烷氧基型 是目前应用广泛的钛酸酯偶联剂，如三异硬酯酰基钛酸异丙酯(TTS)。 适合范围： 用于不含游离水，只含化学键合水或物理结合水的干燥填料体系。 Eg：碳酸钙、水合氧化铝等。 要注意偶联机理。 6.2.1.2 单烷氧基焦磷酸酯基型 适合范围： 用于含湿量较高的填料体系，如陶土、滑石粉等。 三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOPP—385)就是典型的单烷氧基焦磷酸酯基型偶联剂。 要注意反应机理 6.2.1.3 螯合型 适用范围： 用于高湿填料和含水聚合物体系。 Eg：湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、炭黑等。 这类偶联剂分两种基本类型：螯合100型和螯合200型。 反应示意如下 ： 螯合200型与填料表面的反应式: 6.2.1.4 配位体型 适用于许多填充体系。 配位体型钛酸酯偶联剂可以避免一些副反应： Eg：1、在聚酯中的酯交换反应； 2、在环氧树脂中与羟基反应； 3、在聚氨酯中与聚醇或异氰酸酯反应等。 其偶联机理与单烷氧基钛酸酯偶联剂类似。 6.2.2 钛酸酯偶联剂的应用方法 预处理法和直接处理法 6.2.2.1 预处理法 方法： 将钛酸酯偶联剂与惰性溶剂，如白油、石油醚、变压器油等稀释，配成一定浓度，然后与无机粉体填料均匀混合，在120℃左右干燥，最后与基体树脂及其他添加剂均匀混合。 作用： 使钛酸酯先与无机粉体填料发生偶联作用，提高了偶联剂的分解温度，同时也避免了偶联剂与其他物质发生不必要的副反应，保证了偶联效果。 6.2.2.2 直接法 将钛酸酯偶联剂、无机填料、基体树脂、各种助剂直接一次性混合。 特点：操作简便； 注意：必须严格控制工艺条件，否则钛酸酯偶联剂会分解失效，降低偶联效果。 6．2．3 其他表面处理剂 6．2．3．1 聚烯烃低聚物 聚烯烃低聚物可以用作无机粉体填料的表面处理剂，在聚烯烃类复合材料中得到广泛的应用。 主要品种：无规聚丙烯和聚乙烯蜡。 特点： 1、有着较高的粘附性能，可以和无机粉体填料较好地浸润、粘附、包覆； 2、其基本结构与聚烯烃相近，可以和聚烯烃很好地相容结合，因此可以降低熔体粘度，改善流动加工性能，改善无机粉体填料和聚合物之间的亲和性能。 6.2.3.2 不饱和有机酸 对含有碱金属离子的无机粉体填料进行表面处理，具有较好的处理效果。 其分子可带有一个或多个不饱和双键及一个或多个烃基，碳原子数一般在10个以下。 Eg：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、醋酸乙烯等。 由于有机酸中含有不饱和双键，在与基体树脂复合时，由于残余引发剂的作用或热、机械能的作用，打开双键，和基体树脂发生接枝、交联等一系列化学反应。 6.2.3.3 锆类偶联剂 是美国于1983年开发的一种新型偶联剂。 这类偶联剂是含有铝酸锆的低相对分子质量的无机聚合物，在分子主链上络合着两种有机配位基，一种配位基可赋予偶联剂良好的羟基稳定性和水解稳定性；另一种配位基可赋予偶联剂良好的有机反应性能。 锆类偶联剂可抑制无机填料的相互作用，降低填充体系的粘度，提高分散性，从而增加无机粉体填料的用量。 根据分子中的金属含量及有机配位基的性质，铬类偶联剂有7种，分别适用于聚