復合材料表界面

1、 第五章第五章 復合材料的界面復合材料的界面一、復合材料概述一、復合材料概述二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面 第五章第五章 復合材料的界面復合材料的界面無機無機非金屬非金屬材料材料有機有機高分子高分子材料材料金屬材料金屬材料復復合合材材料料一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料復合材料是以兩種或兩種以上不同材料通過一定的工藝是以兩種或兩種以上不同材料通過一定的工藝復合而成的多相材料。復合而成的多相材料。取取 長長 補補 短短協(xié)協(xié) 同同 作作 用用產(chǎn)生原來單一材料本身所沒有的新性能產(chǎn)生原來單一材

2、料本身所沒有的新性能一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料復合材料是以兩種或兩種以上不同材料通過一定的工藝是以兩種或兩種以上不同材料通過一定的工藝復合而成的多相材料。復合而成的多相材料。包括三層意義：包括三層意義：u它是一種多相材料，包含兩種或兩種以上物理上不同并可用機它是一種多相材料，包含兩種或兩種以上物理上不同并可用機械方法分離的材料。械方法分離的材料。u它可以在人為控制下以某種工藝將幾種分離的不同材料混合在它可以在人為控制下以某種工藝將幾種分離的不同材料混合在一起，形成復合材料。一起，形成復合材料。u它的性能應優(yōu)于各單獨的組分材料，在某些方面可能具有組分它的性能應優(yōu)于各單獨的組分材料，

3、在某些方面可能具有組分材料沒有的獨特性能。材料沒有的獨特性能。一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料的復合材料的結構：結構：u 基體相基體相u 增強劑相增強劑相u 相與相之間存在界面。相與相之間存在界面。纖維增強塑料塑料：把纖維粘結在一起，使纖維的強度充分發(fā)揮塑料：把纖維粘結在一起，使纖維的強度充分發(fā)揮纖維：分散于塑料，混凝土中的纖維：分散于塑料，混凝土中的“鋼筋鋼筋”，承擔負荷，承擔負荷一、復合材料概述一、復合材料概述 界面對復合材料的性能起著至關重要的作用。復合材料的性界面對復合材料的性能起著至關重要的作用。復合材料的性能不是組成材料性能的簡單加和，而產(chǎn)生了能不是組成材料性能的簡單加和，

4、而產(chǎn)生了 112 的作用，的作用，稱為協(xié)同效應。稱為協(xié)同效應。 復合材料的復合材料的界面：界面：斷裂能大幅提高的原因？斷裂能大幅提高的原因？玻璃纖維的斷裂能約為玻璃纖維的斷裂能約為10 Jm2，聚酯的斷裂能約為聚酯的斷裂能約為 100 Jm2，而復合后的玻璃纖維增強塑料的斷裂能達而復合后的玻璃纖維增強塑料的斷裂能達105Jm2 一、復合材料概述一、復合材料概述界面是復合材料產(chǎn)生協(xié)同效應的根本原因界面是復合材料產(chǎn)生協(xié)同效應的根本原因復合材料的復合材料的界面：界面：一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料的復合材料的界面：界面：圖圖5-2復合材料破壞過程中的能量吸收復合材料破壞過程中的能量吸收裂紋

5、在基體中發(fā)展，遇到纖維，可裂紋在基體中發(fā)展，遇到纖維，可能發(fā)生界面能發(fā)生界面脫粘脫粘、基體和纖維的、基體和纖維的斷斷裂、纖維拔出裂、纖維拔出等過程，吸收了大量等過程，吸收了大量能量。并且裂紋發(fā)展未必在一個平能量。并且裂紋發(fā)展未必在一個平面上，可沿著材料中不同的平面發(fā)面上，可沿著材料中不同的平面發(fā)生如上的界面脫粘、基體和纖維的生如上的界面脫粘、基體和纖維的斷裂、纖維拔出等過程，直到裂紋斷裂、纖維拔出等過程，直到裂紋貫穿了某一平面材料才破壞，貫穿了某一平面材料才破壞，這就這就使得復合材料的斷裂能大大高于各使得復合材料的斷裂能大大高于各組分材料的斷裂能的加和，充分體組分材料的斷裂能的加和，充分體現(xiàn)出

6、復合材料的協(xié)同效應?，F(xiàn)出復合材料的協(xié)同效應。一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料的復合材料的界面：界面：1 纖維本體區(qū)纖維本體區(qū)2 纖維表面區(qū)纖維表面區(qū)3 界面吸附層界面吸附層4 基體表面區(qū)基體表面區(qū) 5 基體本體區(qū)基體本體區(qū)界面相很薄，是亞微觀的，卻有極其復雜的結構。在兩相復合過程中，會出現(xiàn)界面相很薄，是亞微觀的，卻有極其復雜的結構。在兩相復合過程中，會出現(xiàn)熱應力（導熱系數(shù)，膨脹系數(shù)的不同），界面化學效應（官能團之間的作用或熱應力（導熱系數(shù)，膨脹系數(shù)的不同），界面化學效應（官能團之間的作用或反應）和界面結晶效應（成核誘發(fā)結晶，橫晶），這些效應引起的界面微觀結反應）和界面結晶效應（成核誘發(fā)

7、結晶，橫晶），這些效應引起的界面微觀結構和性能特征，對復合材料的宏觀性能產(chǎn)生直接的影響。構和性能特征，對復合材料的宏觀性能產(chǎn)生直接的影響。 圖圖5-35-3復合材料界面模型復合材料界面模型界面相內(nèi)的化學組分，分子排列，熱性界面相內(nèi)的化學組分，分子排列，熱性能，力學性能呈現(xiàn)連續(xù)的梯度性變化。能，力學性能呈現(xiàn)連續(xù)的梯度性變化。一、復合材料概述一、復合材料概述復合材料的復合材料的分類分類：按按基體材料基體材料分類分類 聚合物基聚合物基復合材料：熱固性和熱塑性樹脂基復合材料：熱固性和熱塑性樹脂基 金屬基金屬基復合材料復合材料 無機非金屬基無機非金屬基復合材料：陶瓷基，水泥基復合材料：陶瓷基，水泥基其中

8、，應用最廣、產(chǎn)量最大的是聚合物基復合材料。其中，應用最廣、產(chǎn)量最大的是聚合物基復合材料。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的聚合物基復合材料的一般特性一般特性：輕質高強輕質高強電性能好電性能好耐腐蝕性能好耐腐蝕性能好熱性能好熱性能好性能具有可設計性性能具有可設計性界面結合性差，層間剪切強度低界面結合性差，層間剪切強度低聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性： 輕質高強：輕質高強：相對密度低，相對密度低，1.4-2.0之間，約為鋼的之間，約為鋼的1/5,鋁的鋁的1/2，比強度比鋼、鋁合金高，比強度比鋼、鋁合金高，如高，如高模量碳纖維模量碳纖維/環(huán)氧復合材料的

9、比強度為鋼的環(huán)氧復合材料的比強度為鋼的5倍，鋁合金的倍，鋁合金的4倍。其比模量是鋼、倍。其比模量是鋼、鋁、鈦的鋁、鈦的4倍倍。是復合材料適宜用作是復合材料適宜用作航空、航天材料航空、航天材料的寶貴性能。的寶貴性能。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性： 輕質高強：輕質高強：二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料材料材料密度密度（g/cmg/cm3 3）拉伸強度拉伸強度（GPaGPa）彈性模量彈性模量（10102 2GPaGPa）比強度比強度（10106 6cmcm）比模量比模量（10108 8cmcm）鋼鋼. . . . . .鋁合金

10、鋁合金. . . . . .鈦合金鈦合金. . . . . .玻璃纖維復合材料玻璃纖維復合材料. . . . . .碳纖維碳纖維I I環(huán)氧復合材料環(huán)氧復合材料. . . . .碳纖維碳纖維IIII環(huán)氧復合材料環(huán)氧復合材料. . . . . .有機纖維環(huán)氧復合材料有機纖維環(huán)氧復合材料. . . .0.0. .硼纖維環(huán)氧復合材料硼纖維環(huán)氧復合材料. . . . .一些常用材料及纖維復合材料的比強度和比模量一些常用材料及纖維復合材料的比強度和比模量聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性：電性能好：電性能好：電絕緣性、高頻介電性能、微波透過性好，適宜于電絕緣性、高頻介電性能、微波透過性

11、好，適宜于電機儀表零件電機儀表零件、雷達罩雷達罩等。等。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性： 耐腐蝕性能好：耐腐蝕性能好：耐海水、酸堿、鹽和有機溶劑，適宜于耐海水、酸堿、鹽和有機溶劑，適宜于化工機械零部件化工機械零部件、管道、貯槽、漁船管道、貯槽、漁船等。等。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性： 熱性能好：熱性能好：導熱系數(shù)低，是優(yōu)良的絕熱材料。耐燒蝕性能能保護飛行器重返大氣層免受導熱系數(shù)低，是優(yōu)良的絕熱材料。耐燒蝕性能能保護飛行器重返大氣層免受20002000以上的高溫、高

12、速氣流損害。高性能復合材料可設計成熱膨脹系數(shù)為以上的高溫、高速氣流損害。高性能復合材料可設計成熱膨脹系數(shù)為零、能在高低溫的交替中保持良好的尺寸穩(wěn)定性材料。零、能在高低溫的交替中保持良好的尺寸穩(wěn)定性材料。 二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性： 性能具有可設計性：性能具有可設計性： 性能除與纖維、樹脂的種類及含量外，還與纖維的排列方性能除與纖維、樹脂的種類及含量外，還與纖維的排列方向、鋪層次序和層數(shù)有關，因此可以優(yōu)化設計，做到安全可靠，向、鋪層次序和層數(shù)有關，因此可以優(yōu)化設計，做到安全可靠，經(jīng)濟合理。經(jīng)濟合理。 在制造復合材料的同時，也就

13、得到了制品，可一次成型。在制造復合材料的同時，也就得到了制品，可一次成型。這一特點使得復合材料制品的零部件數(shù)目可明顯減少，避免了這一特點使得復合材料制品的零部件數(shù)目可明顯減少，避免了接頭過多，降低了應力集中。同時，也相應減輕了零部件的重接頭過多，降低了應力集中。同時，也相應減輕了零部件的重量，減少了制造工序和加工量，縮短加工周期，降低生產(chǎn)成本。量，減少了制造工序和加工量，縮短加工周期，降低生產(chǎn)成本。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的一般特性：聚合物基復合材料的一般特性：界面結合性差，層間剪切強度低界面結合性差，層間剪切強度低 由于復合材料是由性能遽然不同的兩種材料構成，

14、因而界面的相容性和結由于復合材料是由性能遽然不同的兩種材料構成，因而界面的相容性和結合力差，使得復合材料的層間剪切強度、橫向強度都不夠理想。因此，常常要合力差，使得復合材料的層間剪切強度、橫向強度都不夠理想。因此，常常要對復合材料進行界面改性來提高復合材料的性能。對復合材料進行界面改性來提高復合材料的性能。 聚合物基復合材料也存在一些缺點和問題，如工藝穩(wěn)定性較差，材料性能聚合物基復合材料也存在一些缺點和問題，如工藝穩(wěn)定性較差，材料性能分散性大，耐高溫和環(huán)境老化性不好等。分散性大，耐高溫和環(huán)境老化性不好等。 也正是對復合材料存在的問題的研究解決，推動著也正是對復合材料存在的問題的研究解決，推動著

15、復合材料科學的發(fā)展。復合材料科學的發(fā)展。 二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料用于復合材料的用于復合材料的聚合物基體聚合物基體有多種分類方法，如按有多種分類方法，如按樹樹脂熱行為脂熱行為可分為可分為熱塑性熱塑性及及熱固性熱固性兩類。兩類。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的分類：聚合物基復合材料的分類：熱塑性聚合物的形態(tài)特征熱塑性聚合物的形態(tài)特征熱塑性基體熱塑性基體如如聚丙烯聚丙烯、聚酰胺聚酰胺、聚碳酸酯聚碳酸酯、聚醚砜聚醚砜、聚醚醚酮聚醚醚酮等，它們是一類等，它們是一類線形線形或或有支鏈有支鏈的固態(tài)高分子，的固態(tài)高分子，可溶可熔，可反復加工成型而無任何化學變化?？扇?/p>

16、可熔，可反復加工成型而無任何化學變化。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的分類（基體）：聚合物基復合材料的分類（基體）：熱固性聚合物的形態(tài)特征熱固性聚合物的形態(tài)特征熱固性基體熱固性基體如如不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂酚醛樹脂等，等，它們在制成最終產(chǎn)品前，通常為分子量較小的液態(tài)或固它們在制成最終產(chǎn)品前，通常為分子量較小的液態(tài)或固態(tài)態(tài)預聚體預聚體，經(jīng)，經(jīng)加熱加熱或或加固化劑加固化劑發(fā)生化學反應固化后，形發(fā)生化學反應固化后，形成不溶不熔的三維網(wǎng)狀高分子，這類基體通常是成不溶不熔的三維網(wǎng)狀高分子，這類基體通常是無定形無定形的。的。二、聚合物基復合材料二

17、、聚合物基復合材料聚合物基復合材料的分類（基體）：聚合物基復合材料的分類（基體）： 1. 1. 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂是由飽和二元酸（或酸酐）、不飽和是由飽和二元酸（或酸酐）、不飽和二元酸（或酸酐）與多元醇縮聚而成的聚酯在乙烯基二元酸（或酸酐）與多元醇縮聚而成的聚酯在乙烯基單體（如苯乙烯）中形成的溶液。是制造玻璃纖維復單體（如苯乙烯）中形成的溶液。是制造玻璃纖維復合材料的一種重要樹脂。在國外，聚酯樹脂占玻璃纖合材料的一種重要樹脂。在國外，聚酯樹脂占玻璃纖維復合材料用樹脂總量的維復合材料用樹脂總量的80%80%以上。以上。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材

18、料 1. 1. 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂 二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料l 飽和二元酸或酸酐飽和二元酸或酸酐COOCOCOOCOHCHCHCCHCOOHHOOCCOOHCOOHl 不飽和二元酸或酸酐不飽和二元酸或酸酐CH CH-CHOH OH32HOCH CH OH222CH=CH 多元醇多元醇 交聯(lián)劑交聯(lián)劑HC=CHHC=CHCOOOOCCOOOOCHC-CHHC-CHHC-CHHC-CHCOOOOCCH-PhCHnnCH-PhCH首先，多元酸（酸酐）與多元醇縮聚，形成分子量不很大的、首先，多元酸（酸酐）與多元醇縮聚，形成分子量不很大的、主鏈含有雙鍵的不飽和聚酯：主鏈含有雙鍵的

19、不飽和聚酯：調節(jié)飽和二元酸和不飽和二元酸的比例，可以控制不飽和聚酯中雙鍵的含量 然后，在引發(fā)劑的存在下，不飽和聚酯中的雙鍵與苯乙烯發(fā)生然后，在引發(fā)劑的存在下，不飽和聚酯中的雙鍵與苯乙烯發(fā)生自由基共聚反應，交聯(lián)成三元網(wǎng)狀結構自由基共聚反應，交聯(lián)成三元網(wǎng)狀結構 1. 1. 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂 二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 1. 1. 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂 特點：特點： 工藝性良好工藝性良好，室溫下固化，常壓下成型，工藝裝置簡單。，室溫下固化，常壓下成型，工藝裝置簡單。 樹脂固化后樹脂固化后綜合性能良好綜合性能良好，力學性能不如酚醛樹脂或環(huán)氧，力學性能不如酚醛樹脂或環(huán)氧

20、樹脂。樹脂。 價格價格比環(huán)氧樹脂低得多，只比酚醛樹脂略貴一些。比環(huán)氧樹脂低得多，只比酚醛樹脂略貴一些。 不飽和聚酯樹脂的不飽和聚酯樹脂的缺點缺點是固化時是固化時體積收縮率大、耐熱性差體積收縮率大、耐熱性差等等。 主要用于一般主要用于一般民用工業(yè)和生活用品民用工業(yè)和生活用品中。中。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基化是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基化合物，一般它們的相對分子質量都不大，環(huán)氧基可合物，一般它們的相對分子質量都不大，環(huán)氧基可以位于分子鏈的以位于分子鏈的末端末端，也可在分子鏈的，也可在分子鏈的中間

21、或成環(huán)中間或成環(huán)狀結構狀結構。由于環(huán)氧基非?；顫?，可以與多種類型的。由于環(huán)氧基非?；顫?，可以與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應，形成不溶不熔的具有三維網(wǎng)固化劑發(fā)生交聯(lián)反應，形成不溶不熔的具有三維網(wǎng)狀結構的聚合物。狀結構的聚合物。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂分子鏈中引入環(huán)氧基的方法，一種是由含活潑氫的化合物如分子鏈中引入環(huán)氧基的方法，一種是由含活潑氫的化合物如酚類、有機酸類、胺類與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生開環(huán)反應，然后在酚類、有機酸類、胺類與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生開環(huán)反應，然后在堿的作用下閉環(huán)，引入環(huán)氧基：堿的作用下閉環(huán)，引入環(huán)氧基：二

22、、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂分子鏈中引入環(huán)氧基的方法，另一種引入環(huán)氧基的分子鏈中引入環(huán)氧基的方法，另一種引入環(huán)氧基的方法是用過醋酸或過氧化氫對帶雙鍵的化合物進行方法是用過醋酸或過氧化氫對帶雙鍵的化合物進行環(huán)氧化：環(huán)氧化：二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂u反應性固化劑：與環(huán)氧分子進行加成反應，并通過逐步反應性固化劑：與環(huán)氧分子進行加成反應，并通過逐步反應歷程交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結構反應歷程交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結構 脂肪族多元胺、芳香胺、多元酸等脂肪族多元胺、芳香胺、多元酸等u催化性固化劑：引發(fā)環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合的歷催化性固

23、化劑：引發(fā)環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合的歷程進行固化反應程進行固化反應 叔胺、三氟化硼等叔胺、三氟化硼等二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂脂肪族多元胺固化原理脂肪族多元胺固化原理胺基上的活潑氫可與環(huán)氧基發(fā)生如下的反應：胺基上的活潑氫可與環(huán)氧基發(fā)生如下的反應： 二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂常用的脂肪胺固化劑常用的脂肪胺固化劑 H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2 二乙烯三胺二乙烯三胺 H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 三乙烯四胺三乙烯四胺 H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH

24、CH2CH2NH2 四乙烯五胺四乙烯五胺 H2N(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 多乙烯多胺多乙烯多胺 2. 2. 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂特點：特點：u在加熱條件下即能固化，無須添加固化劑。酸、堿對固在加熱條件下即能固化，無須添加固化劑。酸、堿對固化反應起促進作用；化反應起促進作用；u已固化的樹脂有良好的壓縮性能，良好的耐水、耐化學已固化的樹脂有良好的壓縮性能，良好的耐水、耐化學介質和耐燒蝕性能；介質和耐燒蝕性能；u樹脂固化過程中有小分子析出，故需在高壓下進行；樹脂固化過程中有小分子析出，故需在高壓下進行；u固化時體積收縮率大，樹脂對纖維的粘附性不夠好，但固化時體積收縮率大，樹脂對纖維的粘附

25、性不夠好，但斷裂延伸率低，脆性大。斷裂延伸率低，脆性大。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 3. 3. 酚醛樹脂酚醛樹脂 酚醛樹脂酚醛樹脂是由酚類和醛類反應而成的一類聚合物，是由酚類和醛類反應而成的一類聚合物，是最早合成的熱固性樹脂。常用酚類是是最早合成的熱固性樹脂。常用酚類是苯酚苯酚，醛類，醛類是是甲醛甲醛。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 3. 3. 酚醛樹脂酚醛樹脂二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料反應原理：反應原理：第一步甲醛與苯酚加成生成羥甲基苯酚第一步甲醛與苯酚加成生成羥甲基苯酚 3. 3. 酚醛樹脂酚醛樹脂二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料反應原理：反應

26、原理：第二步羥甲基與苯酚鄰對位氫脫水縮合或羥甲第二步羥甲基與苯酚鄰對位氫脫水縮合或羥甲基與羥甲基縮合成醚鍵，再在加熱下脫去甲醛成次甲基基與羥甲基縮合成醚鍵，再在加熱下脫去甲醛成次甲基 3. 3. 酚醛樹脂酚醛樹脂 OHn+ nCHOHOHCH2n+ nH2O苯酚甲醛酚醛樹脂優(yōu)點：優(yōu)點：比環(huán)氧樹脂價格便宜比環(huán)氧樹脂價格便宜缺點：缺點：吸附性不好、收縮率高、成型壓力高、制品空隙含量高等。吸附性不好、收縮率高、成型壓力高、制品空隙含量高等。大量用于粉狀壓塑料、短纖維增強塑料，大量用于粉狀壓塑料、短纖維增強塑料，少量用于玻璃纖維復合材料、耐燒蝕材料等，很少使用在碳纖維少量用于玻璃纖維復合材料、耐燒蝕材

27、料等，很少使用在碳纖維和有機纖維復合材料中。和有機纖維復合材料中。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料三種樹脂基體的比較三種樹脂基體的比較 不飽和聚酯：不飽和聚酯：用量最大，玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼）用量最大，玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼）制品所用的樹脂，主要是不飽和聚酯樹脂。用于座椅、船舶制品所用的樹脂，主要是不飽和聚酯樹脂。用于座椅、船舶、人造大理石等等。、人造大理石等等。 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂: 與碳纖維等復合，界面結合好，收縮率小；但體與碳纖維等復合，界面結合好，收縮率?。坏w系粘度大，工藝性差。用于高檔制品，如航空航天材料。系粘度大，工藝性差。用于高檔制品，如航空航天材料。 酚醛

28、樹脂：酚醛樹脂：耐熱性突出，但固化時有小分子放出，需加壓成耐熱性突出，但固化時有小分子放出，需加壓成型，增加了成本。用于電木，耐燒蝕的碳碳復合材料（殘?zhí)夹停黾恿顺杀?。用于電木，耐燒蝕的碳碳復合材料（殘?zhí)悸矢?、石墨化結構）率高、石墨化結構）二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料 聚合物基復合材料聚合物基復合材料基體基體的作用：的作用：把增強材料纖維粘在一起；把增強材料纖維粘在一起；分配纖維間的載荷；分配纖維間的載荷；保護纖維不受環(huán)境影響保護纖維不受環(huán)境影響二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料聚合物基復合材料增強材料增強材料： 在復合材料中，凡能提高機體的機械強度、彈在復合

29、材料中，凡能提高機體的機械強度、彈性模量等力學性能的材料稱為增強材料。性模量等力學性能的材料稱為增強材料。二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料聚合物基復合材料聚合物基復合材料增強材料增強材料：u纖維增強材料：纖維增強材料：廣泛應用的有玻璃纖維、碳纖維、有廣泛應用的有玻璃纖維、碳纖維、有機纖維等機纖維等 u片狀增強材料：片狀增強材料：除長纖維狀使用外，也可切斷后以短除長纖維狀使用外，也可切斷后以短切纖維或者編織成織物使用。切纖維或者編織成織物使用。 u顆粒狀增強材料：顆粒狀增強材料：稱為填料，主要不僅能使復合材料稱為填料，主要不僅能使復合材料制品的價格降低，而且能顯著改善制品的機械性能、耐制

30、品的價格降低，而且能顯著改善制品的機械性能、耐摩擦性能、熱性能、耐老化性能等。碳酸鈣、石墨、云摩擦性能、熱性能、耐老化性能等。碳酸鈣、石墨、云母、高嶺土、二氧化硅、滑石粉等。母、高嶺土、二氧化硅、滑石粉等。使用量最大使用量最大二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料拉伸強度：塊狀石墨：拉伸強度：塊狀石墨：689MPa，石墨，石墨纖維：纖維：17002800MPa。拉伸強度：塊狀玻璃：拉伸強度：塊狀玻璃：40100MPa40100MPa；玻璃纖維玻璃纖維（直（直徑徑1010m m以下）：以下）：1000MPa1000MPa以上；以上；玻璃纖維玻璃纖維（直徑（直徑5 5 m m以下）：以下）：24

31、00MPa2400MPa以上。以上。在復合材料中，大都是以纖維狀材料，特別是連續(xù)長纖維在復合材料中，大都是以纖維狀材料，特別是連續(xù)長纖維作為增強材料。作為增強材料。聚合物基復合材料聚合物基復合材料增強材料增強材料：二、聚合物基復合材料二、聚合物基復合材料三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維增強塑料：玻璃纖維增強塑料：俗稱俗稱玻璃鋼玻璃鋼，是由，是由玻璃纖維玻璃纖維和和基體基體樹脂組成的復合材樹脂組成的復合材料。料。玻璃纖維玻璃纖維賦予復合材料賦予復合材料強度和剛度強度和剛度，基體基體樹脂則樹脂則對復合材料的對復合材料的壓縮強度、彎曲強度、剪切強度、耐腐壓縮強度、彎曲強度、剪

32、切強度、耐腐蝕性、阻燃、耐輻射、電性能蝕性、阻燃、耐輻射、電性能等有密切關系。等有密切關系。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維：玻璃纖維：是目前復合材料中使用量最大的一種增強纖維。玻璃纖是目前復合材料中使用量最大的一種增強纖維。玻璃纖維的維的拉伸強度拉伸強度比塊狀玻璃高許多倍，但經(jīng)研究證明，比塊狀玻璃高許多倍，但經(jīng)研究證明，玻玻璃纖維璃纖維的結構與的結構與玻璃玻璃相同。玻璃是由硅氧原子為主組成相同。玻璃是由硅氧原子為主組成的不規(guī)則網(wǎng)絡，網(wǎng)絡間存在空穴，空穴中填充著的不規(guī)則網(wǎng)絡，網(wǎng)絡間存在空穴，空穴中填充著NaNa，K K、Ca2Ca2、Mg2Mg2等金屬離子。等金屬離子。

33、三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維：玻璃纖維：玻璃纖維骨架的玻璃纖維骨架的化學組成化學組成主要是主要是二氧化硅、三氧化二硼、二氧化硅、三氧化二硼、氧化鈣、三氧化二鋁氧化鈣、三氧化二鋁等。等。以以二氧化硅二氧化硅為主的稱為為主的稱為硅酸鹽破璃硅酸鹽破璃，以，以三氧化二硼三氧化二硼為主的為主的稱為稱為硼酸鹽玻璃硼酸鹽玻璃。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面物理性能物理性能外觀和比重外觀和比重表面積表面積玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的耐磨性與耐折性玻璃纖維的耐磨性與耐折性玻璃纖維的熱性能玻璃纖維的熱性能玻璃纖維的電性能玻璃纖維的電性能玻璃纖維：玻璃

34、纖維：三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：外觀和比重外觀和比重一般一般天然或人造的有機纖維天然或人造的有機纖維，其表面都有較，其表面都有較深的深的皺紋皺紋；而對于；而對于玻璃纖維玻璃纖維來說，其表面呈來說，其表面呈光滑光滑的圓柱的圓柱，其橫斷面幾乎都是，其橫斷面幾乎都是完整的圓形完整的圓形。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：外觀和比重外觀和比重玻璃纖維玻璃纖維直徑直徑從從1.5 25 um，大多數(shù)為，大多數(shù)為4 14 um。玻璃纖維的玻璃纖維的密度密度為為2.16 4.30 gcm3。此外

35、，一般情況下，無堿玻璃纖維的比重大于有堿此外，一般情況下，無堿玻璃纖維的比重大于有堿纖維。纖維。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面表面積表面積由于玻璃纖維的表面積大，使得纖維由于玻璃纖維的表面積大，使得纖維表面處理的效表面處理的效果果對對性能的影響性能的影響很大。很大。玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度一般一般玻璃制品玻璃制品的拉伸強度只有的拉伸強度只有40 100 MPa，而直，而直徑徑3 9 um的的玻璃纖維玻璃纖維拉伸強度則高達拉伸強度則高達1500 4000 MPa。1)1)玻璃纖維的拉伸強

36、度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面幾種纖維材料和金屬材料的強度幾種纖維材料和金屬材料的強度玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素A、一般情況，玻璃纖維的拉伸強度隨、一般情況，玻璃纖維的拉伸強度隨直徑直徑變變細而拉伸強度增加，如下表所示：細而拉伸強度增加，如下表所示：1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素

37、影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維拉伸強度與直徑的關系玻璃纖維拉伸強度與直徑的關系三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素B、拉伸強度也與纖維的、拉伸強度也與纖維的長度長度有關，隨著長度有關，隨著長度增加拉伸強度顯著下降。如下表所示：增加拉伸強度顯著下降。如下表所示： 1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性

38、玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素C、化學組成化學組成對強度的影響對強度的影響 纖維的強度與玻璃化學成分關系密切。纖維的強度與玻璃化學成分關系密切。而而改變系統(tǒng)改變系統(tǒng)( (即改變它的基本組分即改變它的基本組分) )，強度會產(chǎn)生大幅度地變化。，強度會產(chǎn)生大幅度地變化。 1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖

39、維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面 D、纖維、纖維老化老化的影響的影響E、纖維的纖維的疲勞疲勞影響影響F、成型方法成型方法和和成型條件強度成型條件強度的影響的影響玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度

40、的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性A A、玻璃纖維的、玻璃纖維的延伸率延伸率玻璃纖維的延伸率玻璃纖維的延伸率比其它有機纖維的延伸率比其它有機纖維的延伸率低低，一，一般為般為3 3左右。左右。 玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：1)1)玻璃纖維的拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度2)2)影響玻璃纖維強度的因素影響玻璃纖維強度的因素3)3)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面3)3)玻璃纖維的彈性玻

41、璃纖維的彈性A A、玻璃纖維的玻璃纖維的彈性模量彈性模量玻璃纖維的彈性模量約為玻璃纖維的彈性模量約為7 7 * *10104 4 MPa MPa，與鋁相當，只，與鋁相當，只有普通鋼的三分之一，致使復合材料的剛度較低。有普通鋼的三分之一，致使復合材料的剛度較低。玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的玻璃纖維的耐磨性耐磨性與與耐折性耐折性玻璃纖維這兩個性能都很差，經(jīng)過揉搓摩擦容易玻璃纖維這兩個性能都很差，經(jīng)過揉搓摩擦容易受傷或斷裂，這是玻纖的嚴重缺點。受傷或斷裂，這是玻纖的嚴重缺點。 三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的熱性

42、能玻璃纖維的熱性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面導熱性導熱性耐熱性耐熱性1）玻璃纖維的導熱性）玻璃纖維的導熱性玻璃的導熱系數(shù)為玻璃的導熱系數(shù)為0.6 1.1千卡千卡/米米度度時，但拉制成玻璃纖維后，時，但拉制成玻璃纖維后，其導熱系數(shù)只有其導熱系數(shù)只有0.03千卡米千卡米度度時。時。玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的熱性能玻璃纖維的熱性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面導熱性導熱性耐熱性耐熱性2）破璃纖維的耐熱性）破璃纖維的耐熱性玻璃纖維玻璃纖維耐熱性較高耐熱性較高，軟化點為，軟化點為550 580，其熱膨脹系數(shù)為，其熱膨脹系數(shù)為4.8 106

43、/ 。玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的電性能玻璃纖維的電性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的玻璃纖維的導電性導電性主要取決于主要取決于化學組成化學組成、溫度溫度和和濕度濕度。無堿無堿纖維的纖維的電絕緣性能電絕緣性能比比有堿有堿纖維優(yōu)越得多。纖維優(yōu)越得多。玻璃纖維的玻璃纖維的電阻率電阻率隨著隨著溫度的升高溫度的升高而而下降下降。玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的電性能玻璃纖維的電性能三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維的物理性能：三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面玻璃纖維的化學性能：

44、玻璃纖維的化學性能：玻璃玻璃是一種非常好的是一種非常好的耐腐蝕材料耐腐蝕材料，除氫氟酸、濃，除氫氟酸、濃堿、濃磷酸外，對一般的化學藥品和有機溶劑都有良堿、濃磷酸外，對一般的化學藥品和有機溶劑都有良好的化學穩(wěn)定性。但拉制成好的化學穩(wěn)定性。但拉制成玻璃纖維玻璃纖維后，其后，其化學穩(wěn)定化學穩(wěn)定性性遠不如玻璃。這主要是由于遠不如玻璃。這主要是由于玻璃纖維的比表面積大玻璃纖維的比表面積大所造成的。所造成的。 玻璃纖維玻璃纖維的耐腐蝕性能要比塊玻璃差得多，且玻的耐腐蝕性能要比塊玻璃差得多，且玻璃纖維的璃纖維的直徑越小直徑越小，其，其化學穩(wěn)定性越差化學穩(wěn)定性越差。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料

45、界面聚合物基復合材料的基體是有機高分子材料，玻聚合物基復合材料的基體是有機高分子材料，玻璃纖維是無機材料璃纖維是無機材料，由于有機高分子材料和無機材料，由于有機高分子材料和無機材料在結構和性能上存在很大的差異，相互親和力差，在結構和性能上存在很大的差異，相互親和力差，因因此難以實現(xiàn)良好的界面結合。此難以實現(xiàn)良好的界面結合。有機高分子材料有機高分子材料無機非金屬材料無機非金屬材料偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面偶聯(lián)劑：偶聯(lián)劑： 偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子中含有偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子中含有兩種兩種性質不同的基團性質不同的基團，其中一種基團可與，其

46、中一種基團可與增強材料增強材料發(fā)生化學作發(fā)生化學作用或物理作用，另一種基團則能和用或物理作用，另一種基團則能和基體基體發(fā)生化學作用或物發(fā)生化學作用或物理作用。從通過偶聯(lián)劑的歐聯(lián)作用，使基體與增強材料實理作用。從通過偶聯(lián)劑的歐聯(lián)作用，使基體與增強材料實現(xiàn)良好的界面結合，從而顯著提高復合材料的性能?，F(xiàn)良好的界面結合，從而顯著提高復合材料的性能。 按化學組成，偶聯(lián)劑主要可分為按化學組成，偶聯(lián)劑主要可分為硅烷類、有機鉻絡合硅烷類、有機鉻絡合物類、鈦酸酯類物類、鈦酸酯類。 (1) (1)有機硅烷類偶聯(lián)劑有機硅烷類偶聯(lián)劑 有機硅烷是一類品種很多，效果也很顯著的表有機硅烷是一類品種很多，效果也很顯著的表面處

47、理劑，其一般結構通式為：面處理劑，其一般結構通式為：RnSiX4-n R為有機基團，是可與合為有機基團，是可與合成樹脂作用形成化學鍵的成樹脂作用形成化學鍵的活性基團活性基團,如不飽和雙鍵、如不飽和雙鍵、環(huán)氧基、氨基等；環(huán)氧基、氨基等；X為易水解的基團，為易水解的基團，如甲氧基、乙氧如甲氧基、乙氧基等基等。n1，2，3 絕絕大多數(shù)大多數(shù)n1偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：（1）X基團水解，形成硅醇基團水解，形成硅醇：（蒸餾水稀釋：（蒸餾水稀釋5%）（2）硅醇的硅羥基之間以及硅醇硅羥基與玻璃纖維表面硅羥醇的硅羥基之間以及硅醇硅羥基與玻璃纖維表面硅

48、羥基之間形成氫鍵：基之間形成氫鍵： RnSiX4-n（3） 硅羥基之間脫水形成硅羥基之間脫水形成-Si-O-Si-鍵：鍵： 這樣，硅烷偶聯(lián)劑在玻璃纖維表面這樣，硅烷偶聯(lián)劑在玻璃纖維表面以以-Si-O-Si-化學鍵結合，同時在?；瘜W鍵結合，同時在玻璃纖維表面縮聚成膜，形成有機基璃纖維表面縮聚成膜，形成有機基團團R朝外的結構朝外的結構 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：有機基因有機基因R中可含有中可含有-CC-、-NH2、一一CH一一CH2等基團，這些活性基團和樹脂基體反應，等基團，這些活性基團和樹脂基體反應， 形成新的化學鍵，即偶聯(lián)劑與基體結合起來了形成新的

49、化學鍵，即偶聯(lián)劑與基體結合起來了例如，例如，-CC-可參與不飽和聚酯的固化反應，可參與不飽和聚酯的固化反應，-NH2可參與環(huán)氧樹脂的固化反應?？蓞⑴c環(huán)氧樹脂的固化反應。有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：有機硅烷偶聯(lián)劑的作用機理如下：偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑O這類鉻絡合物無水時的結構式這類鉻絡合物無水時的結構式(2)(2)有機鉻偶聯(lián)劑有機鉻偶聯(lián)劑有機酸氯化鉻絡合物簡稱鉻絡合物，這類絡合物通常有機酸氯化鉻絡合物簡稱鉻絡合物，這類絡合物通常是用堿式氯化鉻與羧酸反應而制得。是用堿式氯化鉻與羧酸反應而制得。2Cr(OH)Cl2+RCOOHRCOOCr2(OH)Cl4+H2O偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑沃蘭沃蘭(Vo1an)(Vo1an

50、)偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑 有機鉻偶聯(lián)劑有機鉻偶聯(lián)劑的作用機理與有機硅烷類似，可表示的作用機理與有機硅烷類似，可表示如下：如下：偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑(3) (3) 鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑 結構通式：結構通式：(RO)(RO)m m Ti - (O-X-R Ti - (O-X-R-Y)-Y)n nm m、n n為官能團數(shù)。為官能團數(shù)。n n2 2時為多官能團的鈦酸酯，可時為多官能團的鈦酸酯，可與多官能團的熱塑性及熱固性樹脂起作用。與多官能團的熱塑性及熱固性樹脂起作用。偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑(3) (3) 鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法用偶聯(lián)劑進行玻

51、璃纖維表面處理的方法u后處理法后處理法u前處理法前處理法u遷移法遷移法三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法u后處理法后處理法：用洗滌或灼燒的方法先除去玻璃纖：用洗滌或灼燒的方法先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后用偶聯(lián)劑浸漬、維表面的紡織型浸潤劑，然后用偶聯(lián)劑浸漬、水洗、干燥，使玻璃纖維表面覆蓋一層偶聯(lián)劑水洗、干燥，使玻璃纖維表面覆蓋一層偶聯(lián)劑。浸潤劑：在玻璃纖維的拉制過程中，把浸潤劑：在玻璃纖維的拉制過程中，把在單根纖維表面涂覆的一種由粘結組分、在單根纖維表面涂覆的一種由粘結組分、潤滑組分和表面活性劑組分等配置

52、而成潤滑組分和表面活性劑組分等配置而成的乳液稱為浸潤劑的乳液稱為浸潤劑。浸潤劑的作用浸潤劑的作用:（1）使單絲集束，便于后續(xù)的并股、）使單絲集束，便于后續(xù)的并股、紡織等工序；紡織等工序；（2）防止原紗纏繞成卷時，纖維相互）防止原紗纏繞成卷時，纖維相互粘結；粘結；（3）保護纖維，防止纖維紡織時，由）保護纖維，防止纖維紡織時，由于表面磨損而降低強度。于表面磨損而降低強度。 坩鍋拉絲法坩鍋拉絲法制備玻璃纖維示意圖制備玻璃纖維示意圖1300三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法u前處理法前處理法：將偶聯(lián)劑作為浸潤劑的一個組分

53、，使浸潤劑既：將偶聯(lián)劑作為浸潤劑的一個組分，使浸潤劑既滿足玻璃纖維的拉絲、紡織和各道工序的要求，同時在拉滿足玻璃纖維的拉絲、紡織和各道工序的要求，同時在拉絲的過程中就使玻璃纖維表面覆蓋一層偶聯(lián)劑。絲的過程中就使玻璃纖維表面覆蓋一層偶聯(lián)劑。前處理法前處理法是先進的玻璃纖維表面處理方法，省去了洗滌或灼燒再后是先進的玻璃纖維表面處理方法，省去了洗滌或灼燒再后處理的復雜工藝，避免了玻纖在灼燒中的強度損失。對適處理的復雜工藝，避免了玻纖在灼燒中的強度損失。對適合前處理法的浸潤劑配方研究已成為一個重要的課題。合前處理法的浸潤劑配方研究已成為一個重要的課題。 三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面

54、用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的方法u遷移法：將偶聯(lián)劑直接加到樹脂膠液中混合，借偶聯(lián)遷移法：將偶聯(lián)劑直接加到樹脂膠液中混合，借偶聯(lián)劑從樹脂中向玻璃纖維表面的遷移作用與玻璃纖維表劑從樹脂中向玻璃纖維表面的遷移作用與玻璃纖維表面發(fā)生反應，產(chǎn)生作用。面發(fā)生反應，產(chǎn)生作用。遷移法的優(yōu)點是工藝操作簡遷移法的優(yōu)點是工藝操作簡便，不需要龐大復雜的處理設備，也不消耗能量。但便，不需要龐大復雜的處理設備，也不消耗能量。但遷移法的效果要差于前兩種方法。遷移法的效果要差于前兩種方法。三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維表面處理的效果用偶聯(lián)劑進行玻璃纖維

55、表面處理的效果未經(jīng)處理的玻璃纖維，制成的玻璃纖維增強塑料界未經(jīng)處理的玻璃纖維，制成的玻璃纖維增強塑料界面容易受到介質的侵蝕，偶聯(lián)劑使玻璃纖維與基體面容易受到介質的侵蝕，偶聯(lián)劑使玻璃纖維與基體樹脂以化學鍵結合，界面結合牢固，不易受到介質樹脂以化學鍵結合，界面結合牢固，不易受到介質侵蝕。侵蝕。聚酯玻璃鋼的水煮強度聚酯玻璃鋼的水煮強度水煮時間水煮時間/h彎曲強度保留率彎曲強度保留率/%未處理未處理A-151沃蘭沃蘭KH-560KH-5700251.8303.1324.0258.3338.5269.996.084.3106.193.3853.992.470.994.498.62454.082.255.

56、878.885.44850.669.652.363.967.2硅烷偶聯(lián)劑的處理效果硅烷偶聯(lián)劑的處理效果材料在彎曲應力的作用下，不但受到壓縮和拉伸應力的作用，而且材料在彎曲應力的作用下，不但受到壓縮和拉伸應力的作用，而且還受到切應力的作用。因此彎曲強度可反映出材料界面結合的情況還受到切應力的作用。因此彎曲強度可反映出材料界面結合的情況。 三、玻璃纖維增強塑料界面三、玻璃纖維增強塑料界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面高性能增強纖維：高性能增強纖維：1.1.碳纖維碳纖維碳纖維碳纖維是由有機纖維經(jīng)固相反應轉變而成的纖維是由有機纖維經(jīng)固相反應轉變而成的纖維狀聚合物碳，是一種非金屬材料。狀聚

57、合物碳，是一種非金屬材料。碳纖維碳纖維不屬于有機纖維范疇，但從制備方法上看，不屬于有機纖維范疇，但從制備方法上看，它又不同于普通無機纖維。它又不同于普通無機纖維。碳纖維碳纖維有機纖維有機纖維碳纖維的分類碳纖維的分類當前，國內(nèi)外巳商品化的當前，國內(nèi)外巳商品化的碳纖維種類碳纖維種類很多，很多，一般可以根據(jù)一般可以根據(jù)原絲的類型原絲的類型、碳纖維的性能碳纖維的性能和和碳纖碳纖維的用途維的用途等三種方法進行分類。等三種方法進行分類。四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面根據(jù)碳纖維的性能分類根據(jù)碳纖維的性能分類(1) (1) 高性能碳纖維高性能碳纖維在高

58、性能碳纖維中，有在高性能碳纖維中，有高強度高強度碳纖維、碳纖維、高模量高模量碳纖維、碳纖維、中模量中模量碳纖維等。碳纖維等。(2)(2)低性能碳纖維低性能碳纖維這類碳纖維中，有這類碳纖維中，有耐火耐火纖維、纖維、碳質碳質纖維、纖維、石墨石墨纖維等。纖維等。四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面根據(jù)原絲類型分類根據(jù)原絲類型分類(1)(1)聚丙烯腈基聚丙烯腈基纖維；纖維；(2)(2)粘膠基粘膠基碳纖維；碳纖維；(3)(3)瀝青基瀝青基碳纖維；碳纖維；(4)(4)木質素纖維基木質素纖維基碳纖維；碳纖維；(5)(5)其他其他有機纖維基有機纖維基( (各種天然纖維、再生纖維、各種天然纖維、再生纖維

59、、縮合多環(huán)芳香族合成纖維縮合多環(huán)芳香族合成纖維) )碳纖維。碳纖維。根據(jù)碳纖維功能分類根據(jù)碳纖維功能分類(1)(1)受力結構用受力結構用碳纖維碳纖維(2)(2)耐焰耐焰碳纖維碳纖維(3)(3)活性活性碳纖維碳纖維( (吸附活性吸附活性) )(4)(4)導電用導電用碳纖維碳纖維(5)(5)潤滑用潤滑用碳纖維碳纖維(6)(6)耐磨用耐磨用碳纖維碳纖維四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面碳纖維的制造碳纖維的制造在制備在制備碳纖維碳纖維的過程中，無論采用什么原材料，都要經(jīng)的過程中，無論采用什么原材料，都要經(jīng)過過原絲預氧化原絲預氧化（拉絲、牽伸、穩(wěn)定）

60、（拉絲、牽伸、穩(wěn)定）、碳化碳化以及以及石墨化石墨化等五個階段，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本成分為碳。等五個階段，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本成分為碳。四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面碳纖維的結構與性能碳纖維的結構與性能 碳纖維的碳纖維的結構結構 碳纖維的碳纖維的物理性能物理性能 碳纖維的碳纖維的化學性能化學性能 其他性能其他性能四、先進復合材料的界面四、先進復合材料的界面用用x x射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，真實的真實的碳纖維結構碳纖維結構并不是理想的石墨點陣結構，并不是理想的石墨點陣結構，而是屬于而是屬于亂層石墨結構亂層石墨結構。碳纖維的結構碳