聚合物复合材料与增强体表面改性资料.pptVIP

* 表面改性机理： （1）表面粗糙度(增加表面粗糙度有利于碳纤维与基体树脂的机械嵌合) （2）石墨微晶大小(微晶越小，活性碳原子的数目就越多，越有利于纤维与树脂的粘合) （3）碳纤维表面官能团种类与数量(官能团如-OH、-NH2) 经表面处理后，碳纤维表面石墨微晶变细，不饱和碳原子数目增加，极性基团增多，这些都有利于复合材料性能改善. 9.3 碳纤维的表面处理 * 9.3.1 表面清洁法 将碳纤维在惰性气体保护下加热到一定的高温并保温一定时间，从而达到清除吸附水，净化其表面的目的。一般净化后，纤维与基体的结合强度可提高近一倍。 * 碳纤维在气相氧化剂气体中表面被氧化处理，生成 -OH， -COOH等活性基团 空气氧化法： Cu或Pb盐催化剂，400~500℃，氧气或空气氧化处理； 臭氧氧化法 臭氧氧化处理（O3浓度、环境温度、氧化处理时间） 9.3.2 气相氧化法 * 如把碳纤维在450℃下空气中氧化10 min，所制备的复合材料的剪切强度和拉伸强度都有提高； 采用浓度0.5～15mg/L的臭氧处理碳纤维表面，得到的碳纤维复合材料层间剪切强度可达78.4～105.8MPa。　 氧化处理后，碳纤维表面积增大，官能基团增多，可以提高复合材料界面的粘接强度和材料的力学性能。 9.3.2 气相氧化法 * ①浓硝酸法 ②次氯酸钠氧化法：浓度10~20%，PH=5.5次氯酸钠水溶液 加入乙酸，使其生成次氯酸，控制45℃，纤维浸置16h。 硝酸、酸性重铬酸钾、次氯酸钠、过氧化氢和过硫酸钾等都可以用于对碳纤维进行表面处理。 硝酸是液相氧化中研究较多的一种氧化剂，用硝酸氧化碳纤维，可使其表面产生羧基、羟基等基团，利于提高纤维与基体材料之间的结合力。 9.3.3 液相氧化法 * 硝酸处理石墨纤维时表面官能团的变化 * 原因：液相时只氧化纤维表面，而气相氧化剂可能渗透较深，尤其在表面有微裂和缺陷处。 但液相氧化多为间歇操作，处理时间长，操作繁杂，难以和碳纤维生产线直接相连接。 液相氧化的效果比气相氧化法好，条件适当时，复合材料的剪切强度可增加1倍以上，而纤维的强度仅略有下降。 9.3.3 液相氧化法 * 碳纤维为阳极，石墨为阴极，电解水，电解质为NaOH，H2SO4 9.3.4 阳极氧化法 机理：通过电解所产生的活性氧来氧化碳纤维表面而引入极性基团，从而改善纤维的浸润、粘敷特性及与基体的键合状况，显著增加碳纤维复合材料的力学性能。 碳纤维表面氧化状况可以通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流密度等条件来进行控制。　 * 等离子体具有高能、高氧化性，能将碳纤维晶角、晶边等缺陷或双键结构部位氧化成含氧活性基团。碳纤维强度没有损失。 9.3.6 表面涂层改性法 将聚合物涂覆在碳纤维表面，改变复合材料界面层的结构与性能，生成可塑界面层，消除界面内应力。 9.3.5 等离子体氧化法 * 9.3.7 表面电聚合改性法（相当于电镀法） 聚合单体有：丙烯酸类、马来酸酐、丙烯腈、乙 烯基酸、苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮等。 9.3.8 表面等离子体聚合接枝改性法 辉光放电等离子体作用，CF表面生成大量活性自 由基，单体分子与自由基发生接枝聚合。 9.3.9 氧化及偶联剂法 先氧化再用偶联剂偶联，以便增强复合材料的界面粘结。 * 芳纶纤维的表面处理呢？ 课外作业： * Mud and straw homes Fiberglass 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * * * 有机铬处理剂中最有名的属“沃兰(Vo1an)”，它的化学名称叫做甲基丙烯酸氯化铬络合物物。 有机铬偶联剂 由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物。 玻璃纤维表面偶联剂的种类 * * 有机硅处理剂： 结构通式为RnSiX4-n。 R是有机基团，含有能与合成树脂作用形成化学键的活性基团。 如：不饱和双键 、环氧基团、氨基（-NH2）、巯基（-SH）等。 X是易于水解的基团，水解后能与玻璃作用。n 为1、2或3，绝大多数为1 玻璃纤维表面偶联剂的种类 * （1）硅烷偶联剂水解 （2）三醇基硅烷与玻璃纤维表面的-OH形成氢键 （3）