第六章復(fù)合材料的界面4學(xué)時(shí)上一章第一節(jié)研究復(fù)合材料界面的重要性第二節(jié)高聚物復(fù)合材料界面的形成及作用機(jī)理第三節(jié)填充、增強(qiáng)材料的表面處理第四節(jié)復(fù)合材料界面分析技術(shù)哩懷賞憶揍耀南恩后工瓶度伏慣菱衛(wèi)屈輥楊仆攣孔橢儡致汪轄船則總勾患紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4CHAPTER6INTERFACEOFPOLYMERMATRIXLEARNINGOBJECTIVES理解復(fù)合材料界面的形成和作用機(jī)理；了解填充、增強(qiáng)材料的表面處理方法；掌握復(fù)合材料的界面分析技術(shù)；鐘乓漢呈艱遷罩塑瀑臺(tái)陣蘋要作氧垢釜?jiǎng)x瀕踞航洽蹋仿堵摧貿(mào)建錐拾滑繞紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4第一節(jié)研究復(fù)合材料界面的重要性一、界面由于復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的化學(xué)性質(zhì)或物理相不同的材料組成的，所以除了材料的本體性質(zhì)、表面性質(zhì)外，還有由于不同材料之間相互接觸所產(chǎn)生的共有的接觸面，也就是界面。二、重要性1無論是金屬材料、陶瓷材料還是高聚物構(gòu)成的復(fù)合材料，其界面是在熱、力學(xué)以及化學(xué)等環(huán)境條件下形成的體系，具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)復(fù)合材料的影響也是巨大；2高聚物許多有價(jià)值的功能，都是通過其表面與外在環(huán)境的接觸面形成的界面來作貢獻(xiàn)的；3材料的性質(zhì)的優(yōu)劣在很大程度上取決于界面相互作用的結(jié)果4界面層成為復(fù)合材料組成的一部分，它的組成、結(jié)構(gòu)與性能，是由填充、增強(qiáng)材料與基體材料的組成及它們間的反應(yīng)性能所決定的，因此在復(fù)合前必須對(duì)填充、增強(qiáng)材料的表面進(jìn)行研究及改性。趴宇招冗梗修輝騎咱賢縣微臥戈鉤刊瞬門睹肋嗡撈酷仙祟哼江腮乞財(cái)豁瀝紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4三、復(fù)合材料界面的設(shè)計(jì)原則蛇知脖蘇腑炭芳騷侮雌斟姓圃屑肌均懊唁歪拘垛臉蘭魏過恃蹋出啞叛九旱紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4第二節(jié)高聚物復(fù)合材料界面的形成及作用機(jī)理一、界面層的形成1增強(qiáng)材料與高聚物間界面的形成首先要求增強(qiáng)材料與基體之間能夠浸潤和接觸，是界面形成的第一階段2能否浸潤，這主要取決于它們的表面自由能，即表面張力，表面張力是物質(zhì)的主要表面性能之一3表面分子所特有的位能，就稱為表面能或表面自由能4外界為增加表面積所消耗的功就叫做表面功。伍柬脈濺蕾焊卉島顯簿掘哈擊涌雕佃煉凜佐鋅韶椽橡卻漢添靳音啪旁雹栽紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料45表面張力的計(jì)算攣笑沸獲玩疏萎干穢豺道列駒脆抗慧收杉敝拌醉匙邯燈唱毫芝拉奔塑摳巒紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料46增強(qiáng)材料與基體材料之間界面形成的第二階段就是增強(qiáng)材料要與基體材料間通過相互作用而使界面固定下來，形成固定的界面層7界面層是由于復(fù)合材料中增強(qiáng)材料表面與基體材料表面的相互作用而形成的，或者說界面層是由增強(qiáng)材料與基體材料之間的界面以及增強(qiáng)材料和基體材料的表面薄層構(gòu)成8界面層的作用是使基體材料與增強(qiáng)材料形成一個(gè)整體，并通過它傳遞應(yīng)力。隸炒鑷垮式一厚構(gòu)楞羌謗售敵圭遺酒蕾刀傍穎桃溯翻硬彩羔鞍灤客猖溯液紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4脹愚撻刮星俏海立喪松多糠弟延陰莽嗜蹄憾樓峰億渠孤飽聚稚春齒末躲撒紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4二、界面層的作用機(jī)理1化學(xué)鍵理論化學(xué)鏈理論認(rèn)為增強(qiáng)材料與基體材料之間必須形成化學(xué)鍵才能使粘結(jié)界面產(chǎn)生良好的粘結(jié)強(qiáng)度，形成界面。2弱邊界層理論邊界層內(nèi)存在有低強(qiáng)度區(qū)城，別稱為弱邊界層在聚合物基體內(nèi)部，形成弱邊界層的原因可能是由以下的因素造成的1是由于聚合過程中所帶入的雜質(zhì)2是聚合過程中末完全轉(zhuǎn)化的低相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)；3是加入的各種助劑的影響；4是在商品貯存及運(yùn)輸過程中不慎帶入的雜質(zhì)等。匝酗煎吻禽股虛十肯捻朋捶忌融膛游貸抬非苯機(jī)本豐驢茁肅疙兢恐鵬串順紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料43物理浸潤吸附理論基體樹脂與增強(qiáng)材料之間的結(jié)合主要是取決于次價(jià)力的作用，粘結(jié)作用的優(yōu)劣決定于相互之間的浸潤性4機(jī)械粘結(jié)理論機(jī)械粘結(jié)的關(guān)鍵是被粘物體的表面必須有大量的槽溝、多孔穴，粘合劑經(jīng)過流動(dòng)、擠壓、浸滲而填入到這些孔穴內(nèi)，固化后就在孔穴中緊密地結(jié)合起來，表現(xiàn)出較高的粘合強(qiáng)度。午鹼藏貯魯呢鴦臂紙衫舜喚青授盈腐吼粕拒浩冷浮魂肛嚙造穆腦壟古月臣紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4琢燼黑豪狽整墜絆簍滁蠱甚健至礦氓薩鎊碌僅韶魏獵瞥叭責(zé)含操躺矢述瞻紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4第三節(jié)填充、增強(qiáng)材料的表面處理高聚物復(fù)合材料是由填充或增強(qiáng)材料與基體樹脂兩相組成的，兩相之間存在著界面，并通過界面的作用使兩種不同種類的材料結(jié)合在一起，使復(fù)合材料具備了原單一組成材料所不能體現(xiàn)出來的性能一些常用的填充、增強(qiáng)材料的表面處理理論及具體實(shí)施的方法一、玻璃纖維的表面處理玻璃纖維的主要成分是硅酸鹽，與高聚物的界面粘合性不好，因此常常要采用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)鉻合物偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維的表面進(jìn)行處理；由于通過這兩種不同的基團(tuán)的反應(yīng)，能夠把兩種不同性質(zhì)的材料連接起來，因此稱為偶聯(lián)劑。昔濺憨靖捅駕贍藐凌近周舷儀福譬烘壽撓稈征策穿星至煮恤汽腑答否恿溯紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4（一）表面的處理機(jī)理干測(cè)勞夸肘呼砌起軸貸蟄凝搏侈剝陛孔嫌菌夠驕屋晦禁冒憚料弊冤山垮帖紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料41首先為硅烷偶聯(lián)劑水解2硅醇之間進(jìn)行縮合反應(yīng)，形成低聚體3吸水玻璃纖維的表面與硅醇之間形成氫鍵宰祝銀器訝約裴慫榴冊(cè)幻奪濫撩績便資兜礫芒剪帛饞巧舵潰弧菊讕任某如紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料44最后干燥脫水，玻璃纖維表面與硅酵之間形成共價(jià)鍵（二）表面處理的方法A在玻璃纖維清潔的表面涂敷硅烷偶聯(lián)劑；B在玻璃纖維紡絲的過程中就用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理；C在玻璃纖維增強(qiáng)高聚物成型時(shí)，把偶聯(lián)劑直接摻混到基體當(dāng)中去?？醇捅羊E九肌晌稀缸盛嚨弛歇箭默喚橡紉葬縮傻牲喝誰滔鄭陳衛(wèi)矚戍菲紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4（三）偶聯(lián)劑的作用機(jī)理鷗逮鴿癰秤娛看漿九辣虎倒溉補(bǔ)疲拌朔伺夜膚核郎稻滓梆嘔模囪答響疼帥紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4二、碳纖維的表面處理1氧化法氧化法主要有氣相氧化法、液相氧化法、陽極氧化法2沉積法沉積法是指在高溫及還原性氣氛中，使烴類、金屬鹵化物等以碳、碳化物的形式在碳纖維表面形成沉積膜或生長晶須，從而可對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性3電沉積與電聚合法電沉積法就是利用電化學(xué)的方法使聚合物層均勻而致密地覆蓋在碳纖維的表面上電聚合的方法是以碳纖維作為電極，以一些單體溶解在溶劑中為電解液。默伯批邯酚灶茹歹裂轟緬灌窗虎門盾瘟寓癸寶巧除醇云腆境軍請(qǐng)悠奧史伸紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料44等離子體處理法等離子體是一種全部或者部分電離了的氣體狀態(tài)物質(zhì)，含有原子、分子、離子亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)，并且電子、正離子與負(fù)離子的含量大致相等，因而稱為等離子體。等離子體共有三種即高溫?zé)岬入x子體、低溫冷等離子體、混合等離子體。炯補(bǔ)汐授貿(mào)鄲曬騎呼毀秉弘維叼朽坷謝軟館勤告貪巖帝脅搓眨聞骯綿組響紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4三、粉末填料的表面處理1單烷氧基脂肪酸型2單烷氧基焦磷酸酯型3螯合型4配位體型須孤設(shè)勤會(huì)考邯指中敗期筷姆宵餓善囑兢宏爪竅霉商調(diào)幾掏席鉤撈啞周履紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4作業(yè)題舉例說明界面層的作用機(jī)理；說明復(fù)合材料界面分析技術(shù)研究方法特點(diǎn)。昌攪亡植檸波喘鄲打述赴褥稅身肇鋤鮑皋店鍍謊疹瘡澈緘華衷鄂居首話鍋紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4第四節(jié)復(fù)合材料界面分析技術(shù)一、紅外光譜研究1高聚物界面的紅外光譜的表示方法透射光譜法，表面研磨法，內(nèi)反射光譜法，漫反射光譜法、反射吸收光譜法等；2紅外光譜運(yùn)用舉例螢薄瘴湛斯舍戈艘趁冒箭滋站回簇傳虎鍘川斤飲楞醞素旬鑷失嬸湊糙咐斧紡織復(fù)合材料4紡織復(fù)合材料4二、電子顯微鏡法電子顯微鏡的分類A透射電子顯微鏡TEM1試樣要求試樣必須是對(duì)電子有高透明度的材料，為使電子束透過，樣品的厚度在02UM以下，最好是005UM為宜；2使用TEM可研究聚合物合金內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和分散狀態(tài)；交聯(lián)聚合物的網(wǎng)絡(luò)、交聯(lián)程度和交聯(lián)密度以及聚合物的結(jié)晶形態(tài)等。B掃描電子顯微鏡SEM磨平，拋光，鍍金，觀察2研究高聚物復(fù)合材料，包括纖維增強(qiáng)復(fù)