復(fù)合材料表面處理方法綜述

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1、復(fù)合材料表面處理方法綜述專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)號(hào)：2012000186姓名：楊彪復(fù)合材料表面處理方法綜述摘要：界面是復(fù)合材料極為重要的微觀結(jié)構(gòu),它作為增強(qiáng)體與基體連接的“橋梁”，對(duì)復(fù)合材料的物理機(jī)械性能有至關(guān)重要的影響。復(fù)合材料的界面層及其優(yōu)化設(shè)計(jì)，即復(fù)合材料界面工程，是復(fù)合材料研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。界面問題，在復(fù)合材料制備中起很大的作用，界面結(jié)合的好壞，直接影響復(fù)合材料的整體性能。現(xiàn)針對(duì)國(guó)內(nèi)外增強(qiáng)樹脂用玻璃纖維、碳纖維以及芳綸纖維的表面處理方法，以強(qiáng)調(diào)界面問題的重要性。關(guān)鍵詞：界面，玻璃纖維，碳纖維，芳綸

2、纖維Abstract：Theinterfaceisthemicroscopicstructureofthecompositematerialisextremelyimportant,asa"bridge"toenhanceandmatrixconnected,haveacrucialimpactonthephysicalandmechanicalpropertiesofthecomposites.Thecompositeinterfacelayeranditsoptimizeddesign,thecomp

3、ositeinterfaceengineering,isanimportantareaofresearchinthecomposite.Interfaceproblemsplayasignificantroleinthepreparationofcompositematerials,theinterfacecombinethegoodandbad,adirectimpactontheoverallperformanceofthecompositematerial.Nowfordomesticandrein

4、forcedresinwithglassfibers,carbonfibersandaramidfibersofthesurfacetreatmentmethod,emphasizingtheimportanceoftheproblemoftheinterface.Keywords:interface,glassfiber,carbonfiber,aramidfiber復(fù)合材料表面處理方法綜述1前言界面是復(fù)合材料極為重要的微觀結(jié)構(gòu)，它作為增強(qiáng)體與基體連接的“橋梁”，對(duì)復(fù)合材料的物理機(jī)械性能有重要的影響[1

5、]。隨著對(duì)復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的不斷深入，研究材料的界面力學(xué)行為與破壞機(jī)理是當(dāng)代材料科學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)的前沿課題之一。復(fù)合材料一般是由增強(qiáng)相、基體相和它們的中間相(界面相)組成，各自都有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、性能與作用，增強(qiáng)相主要起承載作用；基體相主要起連接增強(qiáng)相和傳載作用，界面是增強(qiáng)相和基體相連接的橋梁，同時(shí)是應(yīng)力的傳遞。對(duì)增強(qiáng)相和基體相的研究已取得了許多成果，而對(duì)作為復(fù)合材料三大微觀結(jié)構(gòu)之一的界面問題的研究卻不夠深入，其原因是測(cè)試界面的精細(xì)方法運(yùn)用起來(lái)較困難，其理論尚不完整，尤其從力學(xué)的角度研究界面

6、的性質(zhì)、作用及其對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響和破壞機(jī)理等方面的工作正在開展。界面的性質(zhì)直接影響著復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性能，尤其是層間剪切、斷裂、抗沖擊等性能，因此隨著復(fù)合材料科學(xué)和應(yīng)用的發(fā)展，復(fù)合材料界面及其力學(xué)行為越來(lái)越受到重視[2]。熱塑性復(fù)合材料不僅有優(yōu)越的力學(xué)性能、耐腐蝕、無(wú)毒性和低價(jià)格指數(shù)，還由于具有熱固性復(fù)合材料所不具備的可重復(fù)加工和使用的特點(diǎn)，避免產(chǎn)生三廢，有利于環(huán)保，因而倍受人們的重視，發(fā)展很迅速。對(duì)于增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料來(lái)說，由于基體本身缺乏可反應(yīng)的活性官能團(tuán)，很難與纖維產(chǎn)生良好化學(xué)鍵結(jié)合，因而

7、界面結(jié)合的問題就顯得更為重要[3]。2玻璃纖維的表面處理方法玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維[4]通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。玻璃纖維在復(fù)合材料中主要起承載作用。為了充分發(fā)揮玻璃纖維的承載作用，減少玻璃纖維和樹脂基體差異對(duì)復(fù)合材料界面的影響，提高與樹脂基體的粘合能力，因此有必要對(duì)玻

8、璃纖維的表面進(jìn)行處理[1]，使之能夠很好地與樹脂粘合，形成性能優(yōu)異的界面層，從而提高復(fù)合材料的綜合性能。Zisman[5]于1963年發(fā)表關(guān)于粘結(jié)的表面化學(xué)與表面能，他認(rèn)為要獲得完全的表面潤(rùn)濕，粘結(jié)劑起初必須是低粘度且其表面張力須低于無(wú)機(jī)物的臨界表面張力，其結(jié)果引發(fā)了對(duì)采用偶聯(lián)劑處理玻璃纖維表面的研究。偶聯(lián)劑主要用于增強(qiáng)玻璃纖維表面處理，其種類很多，包括硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等，通過偶聯(lián)劑能使兩種不同性質(zhì)的材料