文档介绍:会计学
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聚合物基复合材料聚合物基复合材料界面
2
基体和增强物的部分原始接触面;
基体与增强物相互作用生成的反应产物,此产物与基体及增强物的接触面;
基体和增强物的相互扩散层;
增强物上的表面涂层;
基体和增强物上的氧化物及它们的反应产物之间的接触面等。
界面通常包含以下几个部分:
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复合材料中的界面并不是一个单纯的几何面,而是一个多层结构的过渡区域,界面区是从与增强剂内部性质不同的某一点开始,直到与树脂基体内整体性质相一致的点间的区域。
外力场
树脂基体
基体表面区
相互渗透区
增强材料表面区
增强材料
从结构上来分,这一界面区由几个亚层组成:
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在化学成分上,除了基体、增强物及涂层中的元素外,还有基体中杂质和由环境带来的杂质。
这些成分或以原始状态存在,或重新组合成新的化合物。
界面上的化学成分和相结构很复杂
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界面的作用
:界面能传递力,桥梁作用。
:阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
:物理性能的不连续性
:光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收;
:一种物质(通常为增强物)的表面结构使另一种(通常为聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变,由此产生一些现象。
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界面的形成与作用机理
界面的形成
:
第一阶段是基体与增强纤维的接触与浸润;
增强纤维会吸附那些能降低其表面能的物质,并优先吸附那些能较多降低其表面能的物质,
第二阶段是聚合物的固化。
在此过程中聚合物通过物理或化学的变化而固化,形成固定的界面层。
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在复合材料制备过程中,通常都存在一个液体对固体的相互浸润。
浸润:
不同的液滴放在不同的固体表面上,有时液滴会马上铺展开来,遮盖固体表面,这一现象称为浸润,
有时液滴会仍团聚成球状,这一现象称为“不浸润”或“浸润不好”。
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浸润角:即气~液界面与液~固之间的夹角
液体对固体的浸润能力,可以用浸润角θ来表示:
θ < 90°浸润;
θ ≥90°不浸润;
θ=0°完全浸润, θ=180° 完全不浸润;
浸润角的大小,与固体表面张力σSV 、液体表面张力σLV及固-液界面张力σSL有关。
σLV
σSV
σSL
σSL
σSV
σLV
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它们与浸润角之间存在如式(4-1)关系:
①若σSV < σSL 则cosθ <0, θ >90°,液体不能浸润固体;当θ =180°时,表面完全不浸润,液体呈球状;
②若σLV> σSV - σSL >0时,则1 >cosθ >0, θ<90°,液体能浸润固体;
③若σLV= σSV - σSL 时,则cosθ =1, θ =0°,这时液体完全浸润固体;
④若σSV - σSL > σLV时,则液体在固体表面完全浸润( θ =0° )时仍未达到平衡而铺展开来。
(4-1)
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对于一个结定的体系,接触角随着温度、保持时间、吸附气体等而变化。
改变体系的表面张力,就能改变接触角θ,即改变体系的润湿情况。
固体表面的润湿性能与其结构有关,改变固体的表面状态,即改变其表面张力;
浸润性仅仅表示了液体与固体发生接触时的情况,而并不能表示界面的粘结性能。
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