聚合物界面和表面.ppt

聚合物界面和表面.ppt

ID:52391232

大小:1.77 MB

页数:49页

时间:2020-04-05

聚合物界面和表面.ppt_第1页
聚合物界面和表面.ppt_第2页
聚合物界面和表面.ppt_第3页
聚合物界面和表面.ppt_第4页
聚合物界面和表面.ppt_第5页
资源描述:

《聚合物界面和表面.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、6.1增强纤维的表面处理长玻纤短玻纤碳纤维UHMWPE纤维Kevlar纤维PBO纤维(聚对苯撑苯并双噁唑)UHMWPE纤维(1)UHMWPE纤维轴向高度取向(>95%)、结晶度高(>99%),纤维表面光滑;(2)UHMWPE纤维凝胶加工后,表面会有一些溶剂、酸和低分子聚合物残留,形成较弱的界面层;(3)分子量仅有亚甲基组成,没有活性基团,使得纤维表面不仅没有反应活性点,而且不能与其他树脂形成化学键,导致纤维表面能低,不易被树脂润湿,又无粗糙的表面以形成机械啮合点,严重限制了其在树脂基复合材料中的应用。碳纤维碳纤维SEM形貌碳纤维表

2、面有很多的孔隙、凹槽、杂质等,主要由碳和少量的氮、氧、氢等元素组成。碳纤维的表面只含有碳、氢、氧三种元素,未经表面处理的碳纤维表面含有少量的羟基和羰基,由于其极性基团的含量很少,不利于其与基体树脂的黏结。PBO纤维聚对苯撑苯并二噁唑,简称PBO,化学结构为:分子链呈刚性,表面光滑且活性基团少,与树脂的黏结性差,限制了其在复合材料中的应用。芳纶纤维(1)刚性分子结构、分子对称性好、横向强度低使得芳纶纤维在压缩及剪切力作用下容易产生断裂;(2)具有较高的结晶度、纤维表面光滑、反应活性点少,与其他树脂基体的黏结性差。聚对苯二甲酰对苯二胺

3、聚间苯二甲酰间苯二胺(PPTA)(PMIA)纤维表面处理的目的提高纤维复合材料中纤维与基体的结合强度(1)防止弱界面层的生成a、所吸附的杂质、脱模剂等;b、界面层老化时形成的氧化层、水合物层等;c、与基体的不充分浸润而所束缚的空气层等。(2)产生适合于黏结的表面形态增加纤维的表面粗糙度有利于纤维与树脂基体的机械嵌合,增强黏结纤维与基体的黏结程度。(3)增加纤维表面的活性基团引入具有极性或反应性官能团,如-OH、-COOH、-NH2等。纤维增强复合材料界面包括:(1)与纤维本体性能不同的纤维表面过渡区;(2)具有一定形貌及化学特性的

4、纤维表面层;(3)纤维表面吸附层;(4)纤维表面上浆剂或涂层;(5)与本体基体性能不同的基体表面过渡区;随着对界面认识的不断深入,发现复合材料是在热、化学及力学等环境下形成的体系,具有极为复杂的结构。纤维复合材料的性能主要由纤维、基体和界面层三个部分决定。(1)纤维是增强体,是主要的承力结构;(2)树脂基体传递和承受剪切应力,保护纤维不受损伤和腐蚀;(3)界面是纤维与树脂基体之间的中间相,是增强相与基体相连接的桥梁,也是应力的传递者。因此如何提高复合材料各组分间的结合性,充分发挥材料的性能,一直是复合材料领域重点研究之一。气相氧化

5、法液相氧化法偶联剂处理法聚合物涂层法化学气相沉积法电聚合与电沉积表面化学接枝超声波改性法等离子体处理辐照处理法氧化处理非氧化处理引入极性基团、消除弱界面层沉积更活泼的碳和其他物质气相氧化法气相氧化法是采用氧化性的气相介质对纤维表面进行处理的方法,多用来处理碳纤维表面。臭氧、空气或者空气中加入一定量的氧气影响纤维的氧化程度的因素:时间、温度、氧化介质浓度优点:设备简单、操作方便、反应快、可连续处理;缺点:反应不易控制、易向纤维纵深氧化,从而降低纤维的强度,需要精心选择氧化条件和严格控制工艺参数;作用机理:臭氧热分解生成活性极强的新生

6、态氧,进而与碳纤维表面不饱和碳原子反应,生成含氧官能团,使其含氧官能团大幅度增加,其中增加最多的是羧基,而羧基可与树脂的活性基团结合生成很强的化学键,从而能够提高材料的界面强度。工艺参数:处理温度:100-180℃;处理时间:30-200s;臭氧含量:0.5%-3.0%;含臭氧的氧化性气体流向与碳纤维运行方向同向液相氧化法液相氧化是采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方法。有介质直接氧化和阳极氧化两种。(1)介质直接氧化介质直接氧化方法是用氧化剂如HNO3、H2SO4、H2O2、KMnO4、氯酸盐、次氯酸盐、过硫酸盐等对碳纤维表面进

7、行刻蚀氧化,以提高表面含氧量和自由能。优点:条件温和,一般不使碳纤维产生过多的起坑和裂解。缺点:处理时间长,与碳纤维生产线匹配困难,一般用于间歇表面处理。介质直接氧化处理增加了碳纤维表面的羧基含量与表面粗糙度,从而可大幅度提高碳纤维复合材料的剪切强度,而纤维本体的强度略有下降。介质直接氧化处理过后的纤维表面残留的离子可使碳纤维复合材料的层间剪切强度大幅度下降,因此纤维表面的清洗非常重要。(2)阳极氧化法又称为电化学氧化法,是目前工业上处理碳纤维普遍采用的方法之一,该方法处理时间短,处理均匀。连续碳纤维阳极氧化处理示意图如图6.2所

8、示,以碳纤维作为阳极,以石墨板、铜板或镍板作为阴极,在电解质溶液中的电极表面发生电化学反应。阳极氧化用的电解质可分为酸类、碱类和盐类三种。不同电解质表面处理的效果不同。酸类电解质主要有硝酸、硫酸、磷酸和硼酸,但是,采用酸作为电解质对碳纤维进行阳极氧

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。