復(fù)合材料界面以及偶聯(lián)劑

復(fù)合材料界面以及偶聯(lián)劑第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)容傳統(tǒng)復(fù)合材料的分類簡介復(fù)合材料的界面效應(yīng)偶聯(lián)劑種類和機理偶聯(lián)劑應(yīng)用實例第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一傳統(tǒng)復(fù)合材料分類復(fù)合材料聚合物基金屬基無機非金屬基熱固型樹脂（不飽和聚酯，環(huán)氧等）熱塑性樹脂（PP,PE尼龍等）陶瓷基水泥基其他聚合物基復(fù)合材料特性輕質(zhì)高強電絕緣性好耐腐蝕性好熱性能好性能的可設(shè)計性及材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合材料的協(xié)同效應(yīng)復(fù)合材料的性能不是簡單的組分疊加，而是“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。玻璃纖維的斷裂能為10J/M2，聚酯的斷裂能為100J/M2，而復(fù)合后的玻璃纖維增強塑料達(dá)到105J/M2

裂紋在基體發(fā)展過程中遇到纖維，可產(chǎn)生界面脫黏，纖維和基體斷裂，纖維拔出等過程，吸收大量能量裂紋可沿不同平面發(fā)展裂紋貫穿同一平面才引起材料的斷裂材料斷裂機理第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合材料的界面復(fù)合材料的界面相不是簡單的幾何平面，而是包含著兩相過度區(qū)域的三維界面相。界面相內(nèi)的化學(xué)組分，分子排列，熱性能，力學(xué)性能呈現(xiàn)著連續(xù)梯度性的變化。兩相復(fù)合熱應(yīng)力界面化學(xué)效應(yīng)界面結(jié)晶效應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)，膨脹系數(shù)的不同成核誘發(fā)結(jié)晶官能團(tuán)之間的作用或反應(yīng)第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合材料界面理論浸潤性理論化學(xué)鍵理論過渡層理論可逆水解理論摩擦理論擴散理論靜電理論酸堿作用理論其他···應(yīng)用最廣，最成功的理論第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合材料界面理論浸潤性理論化學(xué)鍵理論過渡層理論可逆水解理論摩擦理論擴散理論靜電理論酸堿作用理論其他···要使兩相之間實現(xiàn)有效的黏接，兩相表面之間應(yīng)有能夠相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的功能基團(tuán)，通過官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)以化學(xué)鍵結(jié)合成界面。若兩者之間不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也可通過偶聯(lián)劑的媒介作用以化學(xué)鍵結(jié)合。偶聯(lián)劑有機硅烷偶聯(lián)劑有機鉻偶聯(lián)劑鈦酸酯類偶聯(lián)劑鋁酸酯類偶聯(lián)劑第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一有機硅烷偶聯(lián)劑常用于玻璃纖維增強材料有些偶聯(lián)劑不含有與基體樹脂起反應(yīng)的基團(tuán)，也有好的處理效果第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一常見有機硅烷偶聯(lián)劑第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一MWNTBPOVTES接枝MWNTPAA⑴⑵PI/CNT復(fù)合材料JournalofPolymerScienceParta-PolymerChemistry46(3):803-816.在DMAc中，80℃回流8h，進(jìn)行自由基加成反應(yīng)。DMAc與MWNT質(zhì)量比為100:1，VTES與MWNT質(zhì)量比為1:1（2:1，3:1）。ODA與BTDA摩爾比為1:1，溶液中固含量為15wt%，反應(yīng)生成聚酰胺酸預(yù)聚體。之后加入改性MWNT機械混合，得到混合溶液，之后涂膜熱亞胺化。第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一JournalofPolymerScienceParta-PolymerChemistry46(3):803-816.第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一MWNTJournalofNanoscienceandNanotechnology9(1):267-274.酸處理MWNT⑴王水超聲GTMOS接枝MWNTBTDAODA⑶PI/CNT復(fù)合材料GTMOS⑵500mgMWNT溶解在60ml王水中，超聲處理1h（100W，45KHZ）。之后，用200ml去離子水稀釋，1μm微濾膜真空抽濾。多次水洗抽濾至中性。將GTMOS溶解于乙醇與水的混合溶液中（體積比1:1），含量為2wt%。將溶液PH值調(diào)為4，水解0.5h。之后將酸化MWNT加入溶液中，超聲反應(yīng)0.5h，將GTMOS接枝到MWNT上。反應(yīng)過后用50%乙醇溶液（體積比乙醇：水=1:1）多次沖洗，除去未反應(yīng)的小分子，然后再用NMP多次沖洗出去殘余的水和乙醇。將接枝MWNT溶解于30mlNMP中，超聲1h，轉(zhuǎn)移到250ml三口瓶中。加入0,01MolODA，攪拌完全溶解后加入0.01molBTDA。室溫反應(yīng)14h，得到PAA預(yù)聚體，熱亞胺化得到復(fù)合材料薄膜。第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一JournalofNanoscienceandNanotechnology9(1):267-274.MWNT接枝第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一MWNT酸處理MWNTH2SO4：HNO3=3:2質(zhì)量比50℃回流24h水洗接枝MWNT⑴⑵加入3-isocyanatopropyltriethoxysilane（IPTES）以triethylamine(TEA)為催化劑（含量1wt%）,25℃反應(yīng)48h。BTDAODA⑶PI/CNT復(fù)合材料摩爾比為1:1的BTDA與ODA反應(yīng)生成聚酰胺酸，然后加入PI接枝MWNT，然后加熱到300℃熱亞胺化，得到PI-g-MWNT/PI復(fù)合材料。BTDAODAIPTESCompositesScienceandTechnology68(14):2842-2848.第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一CompositesScienceandTec