文档介绍：第四章聚合物基复合材料界面
大多数界面为物理粘接,粘接强度较低。
PMC 一般在较低温度下使用,故界面可保持相对稳定。
PMC界面增强本体一般不与基体发生反应。
聚合物基复合材料界面的特点
第四章聚合物基复合材料界面
聚合物基复合材料界面的表征:
聚合物基复合材料界面层结构主要包括增强材料表面、与基体的反应层或与偶联剂的反应层,以及接近反应层的基体抑制层。
界面表征的目的:了解增强材料表面的组成、结构及物理化学性质、基体与增强材料表面的作用、偶联剂与增强材料及基体的作用、界面层性质、界面粘接强度的大小、残余应力的大小与作用等。
手段与方法:电子显微镜(SEM、TEM),光电子能谱(ESCA、AES)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)、色谱等。
第四章聚合物基复合材料界面
界面强度的测量方法有两种:
单纤维测试方法
基于实际复合材料的测试技术
界面设计的基本原则:改善浸润性,提高界面的粘接强度。
提高PMC界面粘接强度的措施:
使用偶联剂
偶联剂:也称活性浸润剂,它既与增强用玻璃纤维表面形成化学键,又与基体具有良好的相容性或与基体反应的化学试剂。
常用的偶联剂:有机硅、有机铬、钛酸酯等。
有机硅偶联剂的结构通式为:R-Si-(OR`)3
聚合物基复合材料界面的设计与改善
聚合物基复合材料界面的设计改善
有机硅偶联剂对玻璃纤维的作用机制:偶联剂在玻璃纤维表面上的水解、吸附、自聚及偶联等。
聚合物基复合材料界面的设计与改善
增强纤维表面活化
通过各种表面处理方法,如表面氧化、等离子处理,可在惰性的碳纤维或玻璃纤维表面上引入活性官能团,例如: -OH、-COOH、 C=O、-NH2等。
这些官能团一方面与基体中活性基团反应,另一方面也可提高纤维与基体相容性,从而提高强度。
聚合物基复合材料界面的设计与改善
增强纤维表面活化
聚合物基复合材料界面的设计与改善
图 4-3 碳纳米管经处理后表面官能团的红外测定结果
使用聚合物涂层
聚合物涂层与增强纤维和基体都有良好的浸润性,所以能有效地改善PMC界面粘接状况。
聚合物涂层的另一个作用是改善界面的应力状态,降低界面的残余应力改善聚合物基复合材料的冲击韧性和疲劳性能。
聚合物基复合材料界面的设计与改善
第五章聚合物基复合材料的性能
热性能包括:
热传导与热容量:决定了PMC与外界热交换和自身温度的变化。
热膨胀性能:决定PMC结构的稳定性, 应力分布状态与抗热震性能。
耐热性能:决定PMC的使用温度范围。
PMC的热性能