復(fù)合材料第七章復(fù)合材料的復(fù)合原則及界面-wenkub.com
2024-10-16 14:48 本頁面
【正文】 106 但是靜電粘結(jié)理論不能解釋非線性聚合物之間具有較高的粘結(jié)強度這一現(xiàn)象。互擴散層的程度即反應(yīng)層的厚度 x取決于時間 t和溫度，可近似表示為 )/e x p (0 RTQDD ??104 k一反應(yīng)速度常數(shù)，與擴散系數(shù)有關(guān)。 99 界面粘結(jié)機理示意圖 聚合物的反應(yīng)粘結(jié)（ reaction bonding） 100 聚合物的粘結(jié)作用正如它的自粘作用一樣是由于長鏈分子及其各鏈段的擴散作用所致。 95 界面粘結(jié)機理示意圖 化學(xué)作用理論 (chemical bonding) R、 X分別代表相容的官能團(tuán) 96 化學(xué)作用理論最成功的應(yīng)用是偶聯(lián)劑用于增強材料表面與聚合物基體的粘結(jié)。 92 2．靜電作用理論 當(dāng)復(fù)合材料的基體及增強材料的表面帶有異性電荷時，在基體與增強材料之間將發(fā)生靜電吸引力，如圖所示。 很顯然表面越粗糙，互鎖作用越強，因此機械粘結(jié)作用越有效。 87 對于一個 給定的復(fù)合材料體系 ， 同時可能會有不同的粘結(jié)機理 (如機械粘結(jié)、靜電粘結(jié)等 )起作用，而且 在不同的生產(chǎn)過程中或復(fù)合材料的使用期間 ， 粘結(jié)機理還會發(fā)生變化 ，如由靜電粘結(jié)變成反應(yīng)粘結(jié)。 85 二、界面粘結(jié) 界面的粘結(jié)強度 直接影響著復(fù)合材料的 力學(xué)性能 以及 其它物理、化學(xué)性能 ，如耐熱性、耐蝕性、耐磨性等。 浸潤性僅僅表示了 液體與固體發(fā)生接觸時的情況 ，而并不能表示 界面的粘結(jié)性能 。 ???? CO SLGSLSG ??]/)[(1 LGSLSGC O S ???? ?? ?80 （ a） 不完全浸潤 （ b） 不浸潤 不完全浸潤 (a)和不浸潤 (b)情況示意圖 81 由 ?可知 浸潤的程度 。 假如 基體的粘度 不是太高， 浸潤后導(dǎo)致體系自由能降低 的話，就會發(fā)生 基體對增強材料的浸潤 。 樹脂對增強材料的浸潤性 是指 樹脂能否均勻地分布在增強材科的周圍 ，這是 樹脂與增強材料能否形成良好粘結(jié) 的重要前提。 人們一直非常重視 界面的研究 ，并有大量的文獻(xiàn)報道，但由于 材料的多樣化 及 界面的復(fù)雜性 ，至今尚無一個 普通性的理論 來說明復(fù)合材料的界面行為。 70 例如，如 SiC晶須或 SiC纖維 增強 SiC陶瓷 ，這種復(fù)合材料也希望建立一個 合適的界面 ，即 合適的粘接強度、界面層模量和厚度以提高其韌性。 67 在 碳纖維增強 A1復(fù)合材料 中，在碳纖維上涂 TiB涂層；在 碳纖維增強 Mg復(fù)合材料 中采用 SiO2作涂層；在 硼纖維增強 A1復(fù)合材料 中用 SiC涂層等都是 在增強材料表面預(yù)先涂層 的例子。 64 二、金屬基、陶瓷基復(fù)合材科界面設(shè)計 金屬基復(fù)合材料的特點 是容易 發(fā)生界面反應(yīng) 而生成 脆性界面 。 61 對 碳纖維表面 上涂覆 惰性涂層 和 能與基體樹脂發(fā)生反應(yīng)或聚合的涂層 ，比較后發(fā)現(xiàn)， 惰性涂層效果較好 ，后一種 活性涂層由于降低了相界面的浸潤性 而效果不良。 58 實驗表明， 金屬基復(fù)合材料 由于 容易發(fā)生界面反應(yīng) ，生成 脆性大的界面反應(yīng)層 ，在低應(yīng)力條件下 ，界面就會破壞，從而 降低復(fù)合材料的整體性能 。 另一種觀點是 界面層的模量 低于增強材料與基體 ，最好是一種類似橡膠的 彈性體 ，在受力時有較大的形變。這樣就可以 借助脫粘 增大表面能 、拔出功 和 摩擦功 等形式 來吸收外加載荷的能量 以達(dá)到 提高其抗破壞能力 。 51 界面相 是一種 結(jié)構(gòu) 隨 增強材料 而異，并與 基體 有明顯差別的新相。 界面粘結(jié)強度 對復(fù)合材料 整體力學(xué)性能 的影響很大， 界面粘結(jié)過高或過弱都是不利的。 46 另外，對于 成分和相結(jié)構(gòu) 也很難作出 全面的分析 。 即這時的復(fù)合材料具有 最大斷裂能 和一定的韌性 。 39 由于復(fù)合材料的 破壞形式 隨 作用力的類型 、 原材料結(jié)構(gòu)組成 不同而異，故破壞可開始在 樹脂基體 或增強劑 ，也可開始在 界面 。 36 界面的結(jié)合強度 一般是以 分子間力 、 表面張力 (表面自由能 )等表示的，而實際上有 許多因素 影響著 界面結(jié)合強度 。 33 界面區(qū)域的 結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 都不同于 兩相中的任一相 。 例如在 粒子彌散強化金屬中 ， 微形粒子阻止晶格位錯 ，從而 提高復(fù)合材料強度 ； 在 纖維增強塑料 中， 纖維與基體界面 阻止裂紋進(jìn)一步擴展 等。 28 (3)不連續(xù)效應(yīng) 在界面上產(chǎn)生 物理性能的不連續(xù)性 和 界面摩擦出現(xiàn) 的現(xiàn)象，如 抗電性 、電感應(yīng)性 、 磁性 、 耐熱性 、 尺寸穩(wěn)定性 等。 因此，界面上的 化學(xué)成分和相結(jié)構(gòu) 是很復(fù)雜的。 23 復(fù)合材料的界面雖然 很小 ，但它是有尺寸的，約 幾個納米到幾個微米 ，是一個區(qū)域或一個帶、或一層，它的厚度呈 不均勻分布狀態(tài) 。 20 在 制備方法的選擇上 還應(yīng)考慮 性能／價格比 ，在能 達(dá)到復(fù)合材料使用要求 的情況下，盡可能選擇 簡便易行的工藝 以 降低制備成本 。 16 (5)
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