碳纖維表面改性及其樹脂基復(fù)合材料的開發(fā)(改進(jìn)版)

1、大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書項(xiàng)目名稱： 碳纖維表面改性及其樹脂基復(fù)合材料的開發(fā)負(fù) 責(zé) 人： 吳喜兵 學(xué) 號(hào)： 2014402010113 學(xué)院專業(yè)： 化藥學(xué)院/化學(xué)工程與工藝 聯(lián)系電話：電子信箱： 2075797542 指導(dǎo)教師： 陳勇 聯(lián)系電話：填表日期： 2016、4、12 荊楚理工學(xué)院教務(wù)處制項(xiàng)目名稱碳纖維表面改性及其樹脂基復(fù)合材料的開發(fā)項(xiàng)目類型（）創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間起始時(shí)間：2016 年 5 月 完成時(shí)間： 2017 年 5 月申請(qǐng)人或申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)姓名年級(jí)學(xué)校所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-mail

2、主持人吳喜兵大二荊楚理工學(xué)院化藥學(xué)院/化學(xué)工程155726408602075797542胡家瑋大二荊楚理工學(xué)院化藥學(xué)院/化學(xué)工程13339751420534353093成 員指導(dǎo)教師姓名陳勇研究方向復(fù)合材料年齡37行政職務(wù)/專業(yè)技術(shù)職務(wù)博士主要成果項(xiàng)目經(jīng)歷：1. 民委基金項(xiàng)目酶法在環(huán)境測(cè)試中的應(yīng)用2. 岳陽(yáng)石化企業(yè)項(xiàng)目非極性橡膠改性3. 湖北省化學(xué)研究院創(chuàng)新基金項(xiàng)目離聚體的制備及其作為增容劑的研究4. 江門科恒實(shí)業(yè)項(xiàng)目導(dǎo)電塑料、透明PVC塑料、粉末涂料、紡織漿料、雙峰藍(lán)三基色熒光粉等5. 武漢理工大學(xué)基金項(xiàng)目一維導(dǎo)電納米材料的制備及其應(yīng)用6. 深圳深掘科技項(xiàng)目可剝膠、絕緣油墨、耐酸油墨等7.

3、武漢迎飛環(huán)保科技項(xiàng)目高溫緩蝕劑、低溫緩蝕劑、硫化亞鐵清洗劑、潤(rùn)滑油脫氮?jiǎng)┑?. 常州斯威克公司抗PID型EVA膠膜，白色EVA膠膜、新型封裝POE膠膜、轉(zhuǎn)光型EVA膠膜等學(xué)習(xí)和工作所獲得獎(jiǎng)勵(lì)：中南民族大學(xué)二三等獎(jiǎng)學(xué)金湖北省化學(xué)研究院優(yōu)秀研究生干部湖北省化學(xué)研究院優(yōu)秀碩士畢業(yè)論文江門科恒公司新產(chǎn)品二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、QC發(fā)明創(chuàng)造獎(jiǎng)二項(xiàng)，發(fā)明專利一項(xiàng)2014年江蘇省博士集聚計(jì)劃企業(yè)創(chuàng)新類博士人才支持2014年常州斯威克公司新產(chǎn)品開發(fā)二等獎(jiǎng)，發(fā)明專利三項(xiàng)2015年江蘇省金壇市十大優(yōu)秀青年英才稱號(hào)2015年獲得超級(jí)抗PID型EVA膠膜的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化-科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)資金-面上擇優(yōu)類項(xiàng)目支持發(fā)表相關(guān)論文和專利：

4、1. Chen Yong, Guan Jian-Guo, Xie Hong-Quan, An efficient way to prepare silver nanorods in high concentration by polyol method without adding other metal or salt, Materials Chemistry and Physics 134(2012) 686-694 (SCI IF=2.234)2. 潘勇軍，陳勇，崔麗，磺酸鈉基天然橡膠離聚體/聚苯胺復(fù)合材料的力學(xué)、電學(xué)性能，高分子材料的合成與反應(yīng)，中國(guó)，武漢，2012，164-172.3

5、. Xie HQ , Chen Y, Yang W, Xie D, Synthesis of sulfonated rubber ionomers by the ring-opening reaction of epoxidized styrene-butadiene rubber, their characterization, and their properties, JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE,2006,101(5): 3090-3096 (SCI IF=1.395)4. Xie HQ, Chen Y, Yang W, Xie D, Synth

6、esis and characterization of maleated ionomers via ring-opening reaction of epoxidized styrene-butadiene rubber with potassium hydrogen maleate and study of their behavior as compatibilizer, JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE, 2006,101(1): 792-798 (SCI IF=1.395)5. Xie HQ, Chen Y, Guan JG, Xie D, Nov

7、el method for preparation of quaternary ammonium ionomer from epoxidized styrene-butadiene-styrene triblock copolymer and its use as compatibilizer for blending of styrene-butadiene-styrene and chlorosulfonated polyethylene, JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE, 2006,99(4): 1975-1980 (SCI IF=1.395)6Ch

8、en Yong, Xie Hongquan, Potassium maleated SBR ionomers prepared with epoxidized SBR, CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY,2006,29(6) :4757. 陳勇，謝洪泉，用甲酸-過(guò)氧化氫法制備環(huán)氧化丁苯橡膠J, 合成橡膠工業(yè), 2006, 29 (1) : 48508. Xie Hongquan, Li Huan, Chen Yong, Preparation and characterization of ionomer from epoxidized styrene-butad

9、iene-styrene block copolymer, CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY, 2005, 28(2):1469. 陳勇, 謝洪泉，在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下SBS的環(huán)氧化及其產(chǎn)物作為增容劑的研究J, 彈性體,2005,15(1):28-31.10. 柳暢先，陳勇，乙醇含量的酶法測(cè)定J，分析測(cè)試學(xué)報(bào),2003,22(4):96-97.11. 陳勇，萬(wàn)國(guó)江，鄭順濤，導(dǎo)電塑膠材料及其制備方法和應(yīng)用，專利號(hào)：200610124383.12. 趙世界，陳勇，一種用于光伏組件的封裝材料聚烯烴膠膜及其制備工藝，CN20141076719513. 趙世界， 陳勇， 一

10、種密封反光式聚烯烴POE復(fù)合薄膜封裝太陽(yáng)能模組，CN20142078862314. 趙世界，陳勇，一種用于太陽(yáng)能模塊的多層封裝材料、其制備工藝及設(shè)備，CN201410768490一、項(xiàng)目實(shí)施的目的、意義1、項(xiàng)目的科研價(jià)值：1) 碳纖維（carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF），是一種含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維兼具其他多種得天獨(dú)厚的優(yōu)良性能：低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、低熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性、紡織加工性均優(yōu)良等。碳纖維復(fù)合材料也同樣具有其它復(fù)合材料無(wú)法比擬的優(yōu)良性能，因此被廣泛應(yīng)用于軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，在航空航天領(lǐng)域的光輝業(yè)績(jī)，尤為世

11、人所矚目。2、項(xiàng)目的實(shí)用意義a) 該實(shí)驗(yàn)中開發(fā)出新型碳纖維樹脂基將積極運(yùn)用到實(shí)際生活中去。 b)該項(xiàng)目開發(fā)出來(lái)的新型碳纖維布表面改性劑將有望直接運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。 c)該實(shí)驗(yàn)的部分改性方案及參數(shù)可以直接公布用于指導(dǎo)生產(chǎn)。3、項(xiàng)目對(duì)本校發(fā)展的意義a) 該項(xiàng)目中碳纖維改性部分屬于基礎(chǔ)研究，可以通過(guò)基礎(chǔ)研究向復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室提供一些實(shí)用的碳纖維改性的實(shí)驗(yàn)方法與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，節(jié)約了大量的時(shí)間成本和人力成本。 b)為我校通航學(xué)院的建設(shè)有積極作用。4、項(xiàng)目實(shí)施的目的：1) 碳纖維材料基本上是不會(huì)直接應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域而是與其它基體進(jìn)行復(fù)合構(gòu)成能完全達(dá)到各個(gè)具體領(lǐng)域應(yīng)用要求的復(fù)合材料，再應(yīng)用到具體的行業(yè)中去。而

12、常作為基體的復(fù)合材料主要有樹脂、金屬、陶瓷等，而其中碳纖維與樹脂基復(fù)合的材料用途最為廣泛。但是碳纖維作為一種無(wú)機(jī)材料要想與樹脂這類有機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合往往效果不是很理想，在這兩種材料的界面往往會(huì)出現(xiàn)結(jié)合不是很緊密的問(wèn)題，從而大大的影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此我們?cè)谥谱魈祭w維復(fù)合材料之前，往往先要對(duì)碳纖維材料的表面進(jìn)行改性，以到達(dá)我們對(duì)復(fù)合材料的預(yù)期要求。而目前常用的改性方法主要有無(wú)機(jī)酸處理法，目的是使碳纖維材料表面更為光滑，使碳纖維能更好的與基體相結(jié)合，此法實(shí)驗(yàn)方法較為簡(jiǎn)單易行，基本能滿足一些要求不太高的情況；而對(duì)于一些要求較高的情況時(shí)，我們常常對(duì)碳纖維表面做一些復(fù)雜的處理，通過(guò)一些反應(yīng)在碳纖維

13、表面引入一些官能團(tuán)，通過(guò)官能團(tuán)與樹脂基體的反應(yīng)，來(lái)達(dá)到碳纖維與樹脂的完美結(jié)合，更進(jìn)一步的提高碳纖維的力學(xué)性能。二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題1、基于上漿法對(duì)碳纖維樹脂基界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，有目的對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性，增強(qiáng)碳纖維與基體之間的粘合強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)上漿劑的組分（分散劑、溶質(zhì)體系、助劑）進(jìn)行設(shè)計(jì)，來(lái)研發(fā)出新型碳纖維布表面改性劑。2、本設(shè)計(jì)首次提出采用多種不同碳纖維表面處理方法相結(jié)合的思路，從而優(yōu)化碳纖維表面改性的實(shí)驗(yàn)方案，并將實(shí)驗(yàn)的方案與數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)。3、基于現(xiàn)有的科研成果對(duì)應(yīng)用比較廣泛的幾類碳纖維樹脂基材料進(jìn)行深入研究，在原有的工藝上做進(jìn)一步的改進(jìn)，得到得到應(yīng)用范圍更廣或符合特定要求的

14、新型碳纖維樹脂基復(fù)合材料三、項(xiàng)目研究與實(shí)施的基礎(chǔ)條件1、由于該項(xiàng)目實(shí)施起來(lái)不需要很多儀器，而且實(shí)驗(yàn)的儀器都比較基礎(chǔ)，我們化藥學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室是完全可以滿足該項(xiàng)目實(shí)施的條件。2、另外實(shí)驗(yàn)用的碳纖維與樹脂及一些實(shí)驗(yàn)用的試劑是需要從外界購(gòu)買的。3、希望學(xué)院能盡可能大的為我們提供最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)所需的試劑。4、對(duì)于學(xué)院無(wú)法提供的實(shí)驗(yàn)儀器，我們會(huì)另外再設(shè)計(jì)方案解決，比如借助機(jī)械工程學(xué)院金屬材料研究所實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)、模具制作。四、項(xiàng)目實(shí)施方案一、碳纖維原材料表面改性的實(shí)施方案1) STF改性碳纖維布方案（上漿涂層法的代表方案）a) 實(shí)驗(yàn)機(jī)理：納米SiO2粒子在PEG溶劑體系中具有良好的分散性，且

15、粒子間聯(lián)系緊密，可以作為一種良好的材料表面處理劑，經(jīng)過(guò)PEG改性后的納米SiO2粒子表面出現(xiàn)C-O、-OH和C-H基團(tuán)，同時(shí) Si-OH 特征峰增強(qiáng)，這些新官能團(tuán)的引入可以使碳纖維布的表面活性和浸潤(rùn)性能有效提高，更有利于與樹脂材料表面相結(jié)合。b) 表面改性劑-STF的表征及性能測(cè)試紅外測(cè)試、SEM電鏡掃描、流變性能的測(cè)試c) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：首先，采用具有良好穩(wěn)定性的聚乙二醇(PEG)溶劑體系分散改性納米 SiO2，制備得到SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體(STF)。然后在用制備的SiO2/聚乙二醇剪切增稠液體為表面處理劑改性提前經(jīng)過(guò)酸氧化預(yù)處理（硝酸氧化處理）后的碳纖維碳纖維表面。2) 基于上漿法對(duì)

16、碳纖維表面處理的改性（改性劑的開發(fā)方案）a) 實(shí)驗(yàn)機(jī)理：界面是復(fù)合材料不可或缺的組成部分，界面性能在很大程度上決定著復(fù)合材料整體性能的發(fā)揮。對(duì)于 CF/樹脂復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，界面結(jié)合強(qiáng)度往往不是很強(qiáng)，結(jié)合韌性較差。于是我們?cè)O(shè)想可以通過(guò)在上漿劑中引入可以在CF/樹脂界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性單體，提高其界面性能。并將改進(jìn)后的上漿劑應(yīng)用于碳纖維表面上漿，然后將上漿后的碳纖維與樹脂材料復(fù)合，制備出新的復(fù)合材料，最后對(duì)材料的各方面的性能做相應(yīng)的測(cè)試。b) 實(shí)驗(yàn)流程：方案一：在上漿劑中有目的的引入不同功能的單體（例如，碳納米管、納米二氧化硅等以及活性分子），然后對(duì)碳纖維布進(jìn)行改性。 方案二：更換不同的分散劑（例

17、如，聚乙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯乙二醇等）c) 核心創(chuàng)新點(diǎn)：1.開發(fā)出性價(jià)比更高的新型碳纖維布表面改性劑。 2.首次提出采用多種改性方法相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路。二、新型碳纖維環(huán)氧樹脂基材料的開發(fā)方案（代表方案）1)STF改性碳纖維布增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及性能的測(cè)定a) 實(shí)驗(yàn)機(jī)理：向基體材料加入各種填充物進(jìn)行改性,令其能夠更好地浸潤(rùn)纖維,或直接增強(qiáng)基體材料的性能,從而提高纖維與基體的粘合強(qiáng)度。b) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：首先用砂紙將模具打磨光滑，再用丙酮清洗干凈，最后涂上55NC有機(jī)硅脫模劑46次，每?jī)纱伍g隔的時(shí)問(wèn)為15min左右。然后對(duì)環(huán)氧樹脂采用預(yù)聚使得樹脂成微固化狀態(tài)（目的是為了有效地防止碳纖維布的沉降

18、，并且能夠較佳地與樹脂復(fù)合），然后將環(huán)氧樹脂與固化劑和活化劑按一定比例混合（以具體型號(hào)的試劑而定）并攪拌均勻待用。再將STF改性碳纖維布平鋪并固定在已微預(yù)聚的樹脂中，并將上述制得的樹脂再次澆注至已固定好的碳纖維的模具中，然后置于烘箱中烘干。將烘干好的材料取出，冷卻至室溫后脫模，最后裁切成標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)試材料的性能。c) 材料的測(cè)試：SEM電鏡掃描、拉伸性能測(cè)試、層間剪切強(qiáng)度(ILSS)測(cè)試、紅外測(cè)試。l 更多詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參看后面的附錄五、學(xué)院可以提供的條件1、實(shí)驗(yàn)儀器分析天平、電子天平、電動(dòng)攪拌器、行星式球磨儀（PM100型）、冷凍干燥箱、磁力攪拌器、烘箱、真空干燥箱（型號(hào)：DZF-6050）、鼓

19、風(fēng)干燥箱（型號(hào)：DHG-9146A）、數(shù)控超聲波清洗器、電熱恒溫油浴、冷凝回流裝置、平板硫化機(jī)、抽真空裝置易耗實(shí)驗(yàn)器材：大燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管、量筒（2500ml、100ml）、試劑瓶若干、標(biāo)簽貼紙、刷子若干、大玻璃槽、夾子、鐵架臺(tái)、大剪刀、錐形瓶（帶蓋的）、試管、樣品管.2、實(shí)驗(yàn)所需的原材料納米SiO2（原始粒徑50±5nm，純度99.5%）、無(wú)水乙醇（分析純AR）、SiO2溶膠、聚乙二醇(平均分子量分別為 400、600)、聚乙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯乙二醇、雙酚A型環(huán)氧樹脂(E51(618)、純環(huán)氧樹脂、低分子650聚酰胺固化劑、660A環(huán)氧丙烷丁基醚活性稀釋劑、酚醛樹

20、脂、聚苯醚、聚碳酸酯、雙馬來(lái)亞酞胺樹脂、濃硝酸（分析純）、高錳酸鉀、過(guò)硫酸銨、雙氧水（分析純，濃度30%）、PAN基3K碳纖維斜紋編織布（單層厚度 0.11 mm）、丙酮（分析純）、丙酮六、預(yù)期成果1、找到目前應(yīng)用最廣泛的的幾類樹脂基材料所需碳纖維材料的最優(yōu)處理方案。2、對(duì)目前應(yīng)用比較廣泛的碳纖維樹脂基材料做進(jìn)一步的改進(jìn)，進(jìn)一步提高其性能，開發(fā)性能更優(yōu)的碳纖維樹脂基復(fù)合材料。3、結(jié)合具體的實(shí)際需求對(duì)碳纖維樹脂基復(fù)合材料做各方面的改性，制得能滿足荊門航空研究所要求的碳纖維復(fù)合材料。4、開發(fā)出新的碳纖維布表面改性劑（專利一項(xiàng)）。5、發(fā)表論文一篇七、經(jīng)費(fèi)預(yù)算1. 實(shí)驗(yàn)原材料費(fèi)用：碳纖維布+納米SiO

21、2 +樹脂材料+固化劑+活性劑+各類試劑 500元2. 實(shí)驗(yàn)必要儀器費(fèi)用：行星式球磨機(jī)（新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置） 真空干燥箱（做材料必要的設(shè)備）3. 測(cè)試費(fèi)用：SEM電鏡掃描（100元/次）68次 800元紅外測(cè)試（學(xué)院可自行提供）拉伸性能測(cè)試、層間剪切強(qiáng)度(ILSS)測(cè)試 24次 200元實(shí)驗(yàn)原材料費(fèi)+材料測(cè)試費(fèi) 總計(jì)：1500元八、導(dǎo)師推薦意見 簽名： 年 月 日九、學(xué)院推薦意見學(xué)院負(fù)責(zé)人簽名： （蓋章） 年 月 日十、學(xué)校主管部門意見： 負(fù)責(zé)人簽名： （蓋章） 年 月 日附錄：一、 指導(dǎo)理論1、設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)的理論CFRP 復(fù)合材料的綜合性能由碳纖維、樹脂基體和界面性能

22、共同決定的，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的界面是纖維與樹脂之間的橋梁，是樹脂基復(fù)合材料的重要組成部分，界面粘接的好壞直接影響著層間剪切、斷裂、抗沖擊等性能。因此，為了改善復(fù)合材料的性能，必須實(shí)現(xiàn)界面的合理設(shè)計(jì)和控制。2、碳纖維表面改性界面理論（1）浸潤(rùn)吸附理論 浸潤(rùn)吸附理論強(qiáng)調(diào)了樹脂與纖維間浸潤(rùn)性對(duì)界面性能的影響。該理論認(rèn)為，為了使纖維與樹脂緊密接觸，就需要樹脂與纖維之間有良好的潤(rùn)濕性。如果樹脂與纖維潤(rùn)濕不良，就會(huì)導(dǎo)致在最終復(fù)合材料的界面上形成缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致局部開裂。當(dāng)纖維與樹脂基體間的潤(rùn)濕性良好時(shí)，樹脂的內(nèi)聚能低于物理吸附所產(chǎn)生的粘接強(qiáng)度能。但要使纖維與樹脂完全潤(rùn)濕，液態(tài)樹脂的表面張

23、力就要低于纖維的臨界表面張力。同時(shí)浸潤(rùn)理論認(rèn)為樹脂與纖維間的粘結(jié)屬于機(jī)械粘結(jié)與浸潤(rùn)吸附。機(jī)械粘結(jié)是一種機(jī)械鑲嵌作用，當(dāng)纖維與基體充分潤(rùn)濕后，樹脂充分填充在纖維表面，樹脂固化或固結(jié)后，在樹脂與纖維表面的不平的凹陷和縫隙的地方形成了機(jī)械鑲嵌聯(lián)接。在充分潤(rùn)濕的前提下，界面上產(chǎn)生的物理吸附作用力主要是分子間作用力。通常，在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，機(jī)械粘結(jié)與浸潤(rùn)吸附作用在界面上同時(shí)存在。 （2）化學(xué)鍵合理論 化學(xué)鍵理論是目前應(yīng)用最廣泛也是最古老的理論，特別適用于多數(shù)熱固性樹脂基復(fù)合材料。該理論認(rèn)為纖維表面的活性官能團(tuán)與附近樹脂中的活性官能團(tuán)在界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成化學(xué)鍵，結(jié)合力主要是主價(jià)鍵力作用。對(duì)于一

24、些惰性的纖維，其與樹脂基體不直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一般通過(guò)對(duì)纖維表面的改性，如偶聯(lián)劑作為媒介聯(lián)接纖維與樹脂基體。目前很多在纖維表面產(chǎn)生活性官能團(tuán)的纖維表面處理技術(shù)也多是基于該理論24?；瘜W(xué)鍵理論直到現(xiàn)在仍然是一種比較好的理論，但是化學(xué)鍵理論具有一定的局限性。比如當(dāng)在纖維表面涂覆某些柔性涂層聚合物時(shí)，力學(xué)性能得以改善，但是這些柔性聚合物既不與樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不具備與樹脂起反應(yīng)的基團(tuán)。此種情況下，化學(xué)鍵理論就難以解釋了，此時(shí)起主要作用的是物理效應(yīng)而不是化學(xué)偶聯(lián)。（3）優(yōu)先吸附理論 優(yōu)先吸附理論認(rèn)為，在界面形成過(guò)程中可能發(fā)生纖維表面優(yōu)先吸附樹脂中某些組分的現(xiàn)象。這些優(yōu)先被吸附的組分與樹脂基體具有良好

25、的相容性，可以很大程度上提高樹脂對(duì)纖維表面的潤(rùn)濕；同時(shí)，由于這種優(yōu)先吸附作用的存在，在界面上可能形成“柔性層”。這層“柔性層”很有可能是一種欠固化的樹脂層，它可以起到松弛界面上應(yīng)力集中的效果。 （4）靜電理論 該理論認(rèn)為界面結(jié)合可解釋為界面上的電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電雙層，纖維表面與樹脂分別帶有不同電性的電荷而產(chǎn)生離子鍵合作用，結(jié)合強(qiáng)度取決于纖維與樹脂所帶的電荷密度。在玻璃纖維表面添加偶合劑對(duì)其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料而言，靜電作用顯得尤為重要。針對(duì)玻璃纖維經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理改性后的復(fù)合材料界面理論還有防水層理論和可逆水解理論。以上各種理論都是從不同的角度來(lái)解釋樹脂與增強(qiáng)體以及偶聯(lián)劑的作用的，單純以一種理論來(lái)解

26、釋樹脂基體與增強(qiáng)體之間的粘接機(jī)理是困難的，實(shí)際上很多作用是相互聯(lián)系的。 （5）摩擦理論 摩擦理論認(rèn)為樹脂與纖維之間的粘接強(qiáng)度取決于兩相間的摩擦作用，纖維與樹脂之間的摩擦系數(shù)決定了界面結(jié)合強(qiáng)度。目前很多學(xué)者研究的增大纖維表面積和表面粗糙度的研究，在很大程度上也是基于界面的摩擦理論。該理論雖然簡(jiǎn)單，卻因纖維和樹脂之間必然存在摩擦作用而使得該理論適用于所有纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。雖然目前關(guān)于界面形成和作用機(jī)制的理論很多，但是針對(duì)不同的纖維/樹脂體系，界面作用機(jī)制不能一概而論。對(duì)于某種指定的纖維/樹脂體系，一種或者是幾種界面作用機(jī)制可能同時(shí)成立。界面作用機(jī)制的復(fù)雜性雖然對(duì)界面研究帶來(lái)了一定的困難，但同時(shí)也豐富了界面設(shè)計(jì)的方法。針對(duì)不同的作用機(jī)制，材料研究人員可以進(jìn)行豐富的界面設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)。二、碳纖維常用的改性方法1.實(shí)驗(yàn)方法的選定：因?yàn)橐合嘌趸?、氣相氧化法、上漿涂層法操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件較為容易滿足