材料表界面八单元复合材料界面1节.pptVIP

* ② 官能团-Ti-O-：与含酯基聚合物发生酯交换反应 R’－O－Ti－(O－X－R2－Y)n * （3）功能团－O－X－ 烷氧基有增进粘度的作用； 磺酰基对环氧、聚酯有触变性； 磷酸酯基有阻燃性，可赋予PVC柔性，降低环氧粘度，增加聚酯粘度； 焦磷酸酯基可改善PVC冲击性； 亚磷酸酯基是防老剂，并有降低聚酯和环氧粘度的作用。 R’－O－Ti－(O－X－R2－Y)n * （4）官能团－R2－ 有机骨架类型 典型结构 对性能的影响 任何一种烃 -R2 - 1.当有大量烃基存在时，能对填料表面产生改性作用，导致材料粘度下降； 2.长链结构有利提高抗撕裂强度； 3. 使填料获得亲脂性和疏水性。 脂肪烃 1.对烯烃的相容性； 2.提供长链，形成聚合物分子的缠结，有利于应力应变传递，改进抗冲性能。 芳烃 1. 提供对芳烃的相容性； 2. 潜在的可交联点。 * （5）功能团－Y－ 能与热固性树脂反应，实现填料与聚合物的偶联。 R’－O－Ti－(O－X－R2－Y)n * 官能基－Y－的效果 不饱和型 含双键 1.可进行过氧化物引发自由基交联反应； 2.改进物理性能。 胺基 －NH2 1.利用卤素对氨基的取代应用产生粘度效果； 2.与酯形成交联； 3.使含填料的环氧交联 羟基 －OH 产生典型的羟基官能团效果； （6）官能基n：n＝1～3，可根据需要调节 特点：钛酸酯偶联剂常用来处理无机填料，可成倍增加无机填料的用量而不降低制品的物理性能，同时可明显降低体系的粘度，改善加工性能。 * 作业 对于滑石粉填充聚丙烯体系，选择何种偶联剂为好？请说明理由。 * 注意：与1，2丙二醇对应，还有1，3丙二醇，少量的可以用，但全部使用则会存在问题，因为对称性太好，结晶性强，难以溶解于St。 * 8.3 增强材料 凡能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料称为增强材料。增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能。 纤维增强材料： 玻璃纤维、碳纤维、有机纤维，无机纤维； 连续长纤维、短切纤维、编织纤维、纤维毡； 纤维增强材料是应用最广泛的增强材料，例如玻璃纤维，碳纤维，有机纤维等。 硼纤维、碳化硅纤维等是高性能的新型无机纤维。硼纤维具有较低的密度、较高的强度、很高的弹性模量和融化温度以及良好的高温强度保留率。硼纤维在航空、航天工业中用作结构材料，还可以作为中子的减速剂使用。碳化硅纤维有优异的力学性能、耐热氧化性能和化学稳定性能，并具有很好的耐辐照性能和吸波性能，在军工、原子能、化工、冶金等部门有广阔的前景。 * 8.3 增强材料 颗粒状与片状增强材料：使复合材料制品的价格降低，而且能显著改善制品的机械性能、耐摩擦性能、热性能、耐老化性能等。常用的填料有碳酸钙、石墨、碳黑、云母、高岭土、二氧化硅、滑石粉等。当前，超细粉碎的纳米材料引人注目，纳米复合材料也成为复合材料科学研究的一个新领域。 ？ 拉伸强度：块状石墨：689MPa，石墨纤维：1700~2800MPa。 拉伸强度：块状玻璃：40~100MPa；玻璃纤维（直径10μm以下）：1000MPa以上；玻璃纤维（直径5 μm以下）：2400MPa以上。 在复合材料中，大都是以纤维状材料，特别是连续长纤维作为增强材料。 * 8.4 复合材料的界面 界面对复合材料的性能起着至关重要的作用。复合材料的性能不是组成材料性能的简单加和，而产生了 1＋12 的作用，称为协同效应。界面是复合材料产生协同效应的根本原因。 玻璃纤维的断裂能：10 J/m2； 聚酯树脂断裂能：100 J/m2； 聚酯玻璃钢的断裂能：105 J/m2； 断裂能大幅提高的原因？ * 图8-1纤维增强塑料复合前后的结构示意图 * 图8-2复合材料破坏过程中的能量吸收 裂纹在基体中发展，遇到纤维，可能发生界面脱粘、基体和纤维的断裂、纤维拔出等过程，吸收了大量能量。并且裂纹发展未必在一个平面上，可沿着材料中不同的平面发生如上的界面脱粘、基体和纤维的断裂、纤维拔出等过程，直到裂纹贯穿了某一平面材料才破坏，这就使得复合材料的断裂能大大高于各组分材料的断裂能的加和，充分体现出复合材料的协同效应。 * 图8-3复合材料界面模型 1 纤维本体区 2 纤维表面区 3 界面吸附层 4 基体表面区 5 基体本体区 界面相内的化学组分，分子排列，热性能，力学性能呈现连续的梯度性变化。 界面相很薄，是亚微观的，却有极其复杂的结构。在两相复合过程中，会出现热应力（导热系数，膨胀系数的