樹(shù)脂基復(fù)合材料的介紹及制備要點(diǎn)-UDP糖丨MOF丨金屬有機(jī)框架丨聚集誘導(dǎo)發(fā)光丨熒光標(biāo)記推薦西安pg電子官方生物

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樹(shù)脂基復(fù)合材料的介紹及制備要點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間：2021-04-15 作者：axc 分享到：

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，樹(shù)脂基復(fù)合材料(又被稱(chēng)為纖維增強(qiáng)塑料（FRP）)，憑借著自身固有的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞，廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、風(fēng)電能源、節(jié)能建筑、體育器材等領(lǐng)域。

一、樹(shù)脂基復(fù)合材料的界面層

樹(shù)脂基復(fù)合材料的界面層，并不僅是纖維與樹(shù)脂基體簡(jiǎn)單接觸的一個(gè)幾何界面，而是具有一定厚度、結(jié)構(gòu)的過(guò)渡區(qū)域（如圖1）。

界面層的結(jié)構(gòu)由樹(shù)脂與纖維間的接觸與潤(rùn)濕、樹(shù)脂固化這兩個(gè)階段共同作用決定，界面層對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料整體的物理性能具有**重要的影響。界面層會(huì)影響纖維與樹(shù)脂基體間的應(yīng)力傳遞、復(fù)合材料的裂紋擴(kuò)展歷程以及復(fù)合材料對(duì)環(huán)境因素的適應(yīng)性。當(dāng)受力時(shí)，復(fù)合材料會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中點(diǎn)的存在而發(fā)生裂紋，裂紋在樹(shù)脂基體中擴(kuò)展，若遇到高強(qiáng)度的纖維時(shí)，就會(huì)阻止其前進(jìn)，裂紋被迫沿界面發(fā)展，使其脫膠。若遇到低強(qiáng)度的纖維就會(huì)導(dǎo)致纖維的斷裂，而纖維的斷裂與纖維從樹(shù)脂基體中拔出克服摩擦力的過(guò)程，就會(huì)吸收大量的能量。裂紋在材料中不斷地迫使界面脫膠，纖維拔出，基體和纖維的斷裂，直至復(fù)合材料被破壞。

二、浸潤(rùn)劑/上漿劑

除了選用合適的基體樹(shù)脂和纖維材料外，還需要關(guān)注提升纖維與樹(shù)脂基體的界面結(jié)合力，這就不得不提到纖維浸潤(rùn)劑/上漿劑。未經(jīng)表面處理的玻璃纖維表面光滑、活性基團(tuán)少，其無(wú)機(jī)特性與有機(jī)特性的不相容性，使得玻璃纖維與樹(shù)脂基體界面結(jié)合較弱。類(lèi)似地，未經(jīng)表面處理的碳纖維表面是高度穩(wěn)定且非極性的光滑類(lèi)石墨結(jié)構(gòu)，直接與樹(shù)脂基體很難形成理想的界面粘接。所以需要在玻璃纖維和碳纖維表面使用浸潤(rùn)劑/上漿劑進(jìn)行處理。圖3分別是玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)過(guò)程的卡通示意圖。浸潤(rùn)劑/上漿劑一般由成膜劑、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑及其它添加劑等組成的溶液、乳液或者分散體。

浸潤(rùn)劑/上漿劑的作用主要有如下幾點(diǎn)：

1、保護(hù)“新鮮出爐”的纖維表面免受磨損，減少毛羽產(chǎn)生；

2、使纖維在加工以及后加工過(guò)程中不會(huì)斷裂；

3、使纖維不受水的侵蝕；

4、提高界面剪切強(qiáng)度和界面結(jié)合力，提升復(fù)合材料綜合物理性能。

例如，以玻璃纖維為例，下圖是玻璃纖維、浸潤(rùn)劑和基體樹(shù)脂的作用示意圖（如圖4）。硅烷偶聯(lián)劑與玻璃纖維表面反應(yīng)生成硅氧鍵，而硅烷偶聯(lián)劑另一端含有氨基、環(huán)氧、雙鍵等有機(jī)官能團(tuán)，能與成膜劑相溶。成膜劑的作用是在纖維表面形成一層較厚且堅(jiān)韌的連續(xù)保護(hù)膜，防止纖維被摩擦損傷，同時(shí)所形成的連續(xù)保護(hù)膜必須有良好的彈性，以適應(yīng)高速拉絲工藝。成膜劑一般有聚醋酸乙烯酯、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯等樹(shù)脂的分散體或乳液。潤(rùn)滑劑一般有醚類(lèi)、醇的共聚物類(lèi)、陽(yáng)離子胺鹽類(lèi)、油酸酯類(lèi)等。在掃描電鏡下（如圖5所示），良好的纖維界面處理是纖維被樹(shù)脂包覆良好，而較差的纖維界面處理則是纖維在樹(shù)脂中可以滑移或者有光滑的斷面。