南京工业大学 材料表面与界面 第六章几种纤维增强树脂复合材料表面与界面.pptVIP

3）低温等离子处理 对纤维损伤小； 处理效果好； 无三废问题； 须高真空，难连续化。 当前第63页\共有118页\编于星期二\3点 低温等离子处理 1)通过等离子的UV辐射使纤维在纺丝过程中形成的表面弱结合层交联,从而提高PE表面内聚强度。 2)等离子处理使纤维表面产生了羟基，羧基，酯键和羰基等活性基团，有利于纤维基体树脂的化学结合。 3)等离子处理可提高纤维的表面能，有利于基体树脂对纤维的浸润。 4)处理后纤维表面形成沟槽，表面粗糙度提高，有利于基体的机械锚合。 当前第64页\共有118页\编于星期二\3点 表 碳纤维表面含氧基团量与处理时间关系 处理时间 羧基量 羰基量 羟基量 酯键量 min ％ ％ ％ ％ 0 3.4 6.4 16.5 3 10.4 18.8 25.1 6 14.7 20.1 27.3 9 10.5 17.9 21.8 8.0 12 11.3 16.6 22.4 8.3 15 11.9 17.2 22.1 8.5 当前第65页\共有118页\编于星期二\3点 产生各种含氧的活性官能团，如羧基(一C00H)、羟基(一OH)、羰基(C＝0)、、醚基(一O—)、内酯基等 碳纤维经过氧化处理 化学效应 物理效应 改变碳纤维表面的表面积 结晶大小 表面形态和表面能 碳纤维经过氧化处理后，使其表面出现化学效应和物理效应 当前第66页\共有118页\编于星期二\3点 碳纤维表面的含氧活性基团可以被进一步接枝上具有不同性能的高聚合物 当前第67页\共有118页\编于星期二\3点 （2）使纤维／树脂复合材料不仅具备较高的层间剪切强度，而且大大提高其抗冲击韧性及抗水性能 （3）借助选择接枝-主聚物大分子的组分和链的构型，可以提高复合材料的其它机械性能(抗弯强度、抗冲击强度)或防止碳纤维复合材料燃烧破坏时发生飘散的碳纤维碎片所造成的公害。 (1)碳纤维氧化表面处后其表面形成的-COOH或-OH含氧基团可进一步与含有OH、 一COOH、 NH2等官能闭的化合物进行(缩聚反应、加成． 偶极一偶极反应等)接枝反应 4）引入的弹性链段可以减弱界面应力。 当前第68页\共有118页\编于星期二\3点 4) 表面涂层法 a）涂层可保护纤维免受损伤，提高纤维的集束性，有利于发挥纤维的强度； b）涂层可改变纤维表面性能，提高纤维对基体树脂的浸润性； c）涂层中若有反应性官能团则有助于纤维表面与基体树脂的化学结合； d）涂层可保护表面处理后纤维表面活性的消失 有机物涂层：电聚合涂层、等离子体接技聚合涂层及化学接枝反应等； 无机物涂层：采用溶液-还原法形成碳涂层、化学气相沉积法形成碳、FeC或SiC涂层、或形成SiC晶须 当前第69页\共有118页\编于星期二\3点 表 碳纤维表面涂层的处理效果 涂 层 物 σc (MPa) ILSS (MPa) Wa (mJ/m2) 未 涂 层 30.5 9.70 91 CF＋E51环氧 40 13.04 109 聚乙烯醇缩丁醛 35 12.74 101 AG80＋甲基醚唑 45 9.42 99 剪切强度ILSS提高35％ 当前第70页\共有118页\编于星期二\3点 表面沉积无机物（CVD） CVD过程的化学反应： 热分解：CH4 C + 2H2 氢还原： SiCl4 ＋ 2H2 Si ＋ 4HCl 加热 表面沉积碳 生长硅晶体 当前第71页\共有118页\编于星期二\3点 以碳纤维为阳极或阴极，在电解质溶液中使乙烯基单体聚合在碳纤维表面上 电解液：10％丙烯酸加0.1M的硫酸溶液 电聚合 水洗 烘干 浸胶 缠绕 碳纤维 5) 电聚合处理 当前第72页\共有118页\编于星期二\3点 碳纤维增强复合材料的界面模型 交联密度是?PU-I ?pu ?PU—M Polyuretha