增强材料的表面处理技术ppt课件.ppt

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1、第六章复合材料的界面处理技术6.1增强材料的表面处理技术6.2粉状颗粒的表面处理技术6.3金属基复合材料的纤维表面处理6.4基体材料的改性技术11947年JohnsHopkins大学的RalphK.Witt等在一份写给海军军械局的“秘密”报告中指出，用烯丙基三乙氧基硅烷处理玻璃纤维而制得的聚酯复合材料的强度为采用乙基三氯硅烷处理玻璃纤维时的两倍。1949年，美国空军与Bjorksten组织签订了一项合同（AFTR6220），旨在探索玻璃纤维处理剂对聚酯层压板湿强度性能的影响，对2000种化合物做了

2、筛选试验，其中最佳的，并且用今天的标准来衡量仍不失为佼佼者的是以乙烯基三氯硅烷和β-氯代烯丙醇的等摩尔加成物为基础的非水剂型处理剂（BJY）。236.1增强材料的表面处理技术6.1.1玻璃纤维的表面处理6.1.2炭纤维的表面处理6.1.3有机纤维的表面处理技术4玻璃纤维制备工艺示意图玻璃纤维脆性高，摩擦系数高，错误操作会引起微裂纹，应及时涂粘结剂、润滑剂、偶联剂、润湿剂56.1.1玻璃纤维的表面处理技术6.1.1.1浸润剂（1）浸润剂的作用使多根单丝集束成股，增加原纱的耐磨性和提高抗拉强度，保护纤

3、维免受大气和水分的侵蚀作用。（2）浸润剂的种类纺织型浸润剂增强型浸润剂66.1.1.2玻璃纤维表面处理的目的和意义表面处理就是在增强体表面涂覆上表面处理剂（包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质）有利于增强体与基体间形成一个良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。7自然环境曝晒后的强度影响1－沃兰处理2－A－151处理3－A-172处理4－未处理人工气候加速老化后的强度影响1－沃兰处理2－A－151处理3－A-172处理4－未处理8各种处理方式对196＃不饱和聚酯玻璃钢水煮后弯曲强度保留

4、率处理剂对复合材料耐水性的改善有显著的效果9何为偶联剂？106.1.1.2偶联剂及其作用机理偶联剂分子两端通常含有性质不同的基团:一端的基团与增强体表面发生化学作用或物理作用另一端的基团则能和基体发生化学作用或物理作用，从而使增强体和基体很好地偶联起来获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蚀。116.1.1.3偶联剂及其作用机理当增强体为玻璃纤维时，按化学组成，偶联剂主要分为有机铬和有机硅两大类，此外还有钛酸酯。1、有机酸氯化铬络合物（简称铬络合物）类偶联剂通常是碱式氯化铬与

5、羧酸反应制得：2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O12铬络合物无水时的结构式为：其中，与铬配位的羧基必须为不饱和的，R为不饱和有机基团。它是由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物。13主要的品种是甲基丙烯酸氯化铬络合物。商品名称是沃兰（Volan），它是一种有机酸铬络合物，呈暗绿色液体，有醇香味，可溶于水。它通常配成水、异丙酮的溶液，该溶液是酸性的，常用的是它的水溶液。14沃兰处理剂与玻璃纤维表面的作用过程如下：（1）15（2）16（3）17小结：沃兰处理剂

6、一端的活性基团水解后产生的羟基能与玻璃纤维表面的硅醇基发生缩水反应，从而在玻璃纤维表面形成另一端则通过不饱和双键与合成树脂中的活性基团发生化学反应，使表面处理剂通过化学键合把玻璃纤维与合成树脂有机地结合为一体。182、有机硅烷类偶联剂其一般结构通式为：RnSiX4-nR为有机基团，可与合成树脂作用形成化学键的活性基团，R代表氨基（－NH2)、巯基（－SH）、乙烯基－CH=CH2、环氧基等。这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力。X为易于水解的烷氧基，如甲氧基－OCH3、乙氧基－OC2H5等水

7、解后能与玻璃纤维表面作用。191）开始时在偶联剂Si上的三个不稳定的X基团发生水解；2）随后缩合成低聚体；3）这些低聚体与基质表面上的－OH形成氢键；4）最后在干燥或固化过程中与基质表面形成共价键并伴随着少量的水。硅烷偶联剂处理玻璃纤维通常经历四个阶段：20在界面区域：水解缩合2122玻璃纤维表面的有机硅单分子层示意图23X基团：水解和聚合速度24R基团:反应活性不同25硅烷偶联剂的选用原则：含双键的偶联剂适用聚酯和丙烯酸树脂，对环氧、酚醛效果不明显含环氧基团的对环氧树脂特别有效，因环氧基能与羟基

8、反应，又可与不饱和双键起加成反应，故也适用于聚酯。含氨基的适用于环氧、酚醛、聚酰胺、三聚氰胺，对聚酯有阻聚作用263.新品种硅烷偶联剂（1）耐高温型硅烷偶联剂普罗德曼曾经做过试验并得出结论：含有带芳香结构的硅烷偶联剂都是耐高温型硅烷偶联剂。氨苯基氯苯基甲苯基腈苯基羧酸苯基27聚酰亚胺聚苯并咪唑重量损失%28（2）过氧化物型硅烷偶联剂特点：偶联作用是通过过氧化物热裂解；偶联作用适用于一大类相似或不相似物质之间的偶联。效果：随过氧基数目的增加而增加；引入不饱和双键可以提高处理效果