復(fù)合材料的界面處理技術(shù)課件

復(fù)合材料的界面處理技術(shù)為了獲得好的界面粘結(jié)，通常要對增強(qiáng)材料的表面進(jìn)行有針對性的處理，以改善其表面性能，獲得與基體的良好界面粘結(jié)。6.1增強(qiáng)材料的表面處理技術(shù)

6.1.1玻璃纖維的表面處理6.1.1.1玻璃纖維表面處理的目的和意義所謂表面處理，就是在增強(qiáng)體表面涂覆上一種稱為表面處理劑的物質(zhì)，這種表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑等物質(zhì)，它有利于增強(qiáng)體與基體間形成一個(gè)良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性能的目的。復(fù)合材料的界面處理技術(shù)圖6.1自然環(huán)境曝曬后的強(qiáng)度影響1－沃蘭處理；2－A－151處理；3－A－172處理；4－未處理圖6.2人工氣候加速老化后的強(qiáng)度影響1－沃蘭處理；2－A－151處理；3－A－172處理；4－未處理圖6.1自然環(huán)境曝曬后的強(qiáng)度影響圖6.2人工氣候加速老化6.1.1.2偶聯(lián)劑及其作用機(jī)理

偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子兩端通常含有性質(zhì)不同的基團(tuán)，一端的基團(tuán)與增強(qiáng)體表面發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，另一端的基團(tuán)則能和基體發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使增強(qiáng)體和基體很好地偶聯(lián)起來，獲得良好的界面粘結(jié)，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蝕。按化學(xué)組成，偶聯(lián)劑主要可分為有機(jī)鉻和有機(jī)硅兩大類，此外還有鈦酸酯等。何為偶聯(lián)劑？6.1.1.2偶聯(lián)劑及其作用機(jī)理何為偶聯(lián)劑？(1)有機(jī)酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑有機(jī)酸氯化鉻絡(luò)合物簡稱鉻絡(luò)合物，這類絡(luò)合物通常是用堿式氯化鉻與羧酸反應(yīng)而制得。

2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O這類鉻絡(luò)合物無水時(shí)的結(jié)構(gòu)式為：

(1)有機(jī)酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑這類鉻絡(luò)合物無水時(shí)的結(jié)構(gòu)式為沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：

沃蘭是一種有機(jī)酸鉻絡(luò)合物，它通常配成水、異丙醇或丙酮的溶液，該溶液是酸性的，一般是暗綠色，常用的是它的水溶液。沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：沃蘭是一種有沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：

沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：復(fù)合材料的界面處理技術(shù)課件

(2)有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑有機(jī)硅烷是一類品種很多，效果也很顯著的表面處理劑，其一般結(jié)構(gòu)通式為：RnSiX4-n

X基團(tuán)與玻璃纖維表面的作用機(jī)理：硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維通常經(jīng)歷四個(gè)階段：

①開始時(shí)在偶聯(lián)劑Si上的三個(gè)不穩(wěn)定的x基團(tuán)發(fā)生水解；

②隨后縮合成低聚體；

③這些低聚體與基質(zhì)表面上的-OH形成氫鍵;④最后在干燥或固化過程中與基質(zhì)表面形成共價(jià)鍵并伴隨著少量的水。R為有機(jī)基團(tuán)，是可與合成樹脂作用形成化學(xué)鍵的活性基團(tuán),如不飽和雙鍵、環(huán)氧基、氨基等；X為易水解的基團(tuán)，如甲氧基、乙氧基等。n＝1，2，3絕大多數(shù)n＝1(2)有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑有機(jī)硅烷是一類品種很多，效復(fù)合材料的界面處理技術(shù)課件復(fù)合材料的界面處理技術(shù)課件R基團(tuán)與樹脂基體的作用機(jī)理：以R基團(tuán)為乙烯基—CH＝CH2與不飽和聚酯樹脂中的不飽和雙鍵的反應(yīng)為例：R基團(tuán)與樹脂基體的作用機(jī)理：(3)新品種硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑是偶聯(lián)劑中最重要的一大類型，除了目前已廣泛應(yīng)用的幾十種外，近來又開發(fā)了許多新的品種，下面介紹主要的幾個(gè)品種。

①耐高溫型硅烷偶聯(lián)劑(3)新品種硅烷偶聯(lián)劑

②過氧化物型硅烷偶聯(lián)劑特點(diǎn)：一是偶聯(lián)作用的獲得是通過過氧化物熱裂解，而不是通過烷氧基團(tuán)的水解；二是偶聯(lián)作用不局限于玻璃纖維增強(qiáng)塑料，而是適用于一大類相似或不相似物質(zhì)之間的偶聯(lián)。②過氧化物型硅烷偶聯(lián)劑③陽離子型硅烷偶聯(lián)劑陽離子硅烷，除了具有一般水解型硅烷的性質(zhì)外，還同時(shí)具有陽離子表面活性劑的作用，可改善無機(jī)物在樹脂中的分散性。③陽離子型硅烷偶聯(lián)劑

④水溶性硅烷偶聯(lián)劑其化學(xué)名稱為二聚氮什酰胺基三甲氧基硅烷。它是一種水溶性偶聯(lián)劑，在分子主鏈上含有硅氧烷功能基團(tuán)和氨基反應(yīng)活性基團(tuán)，其效果與A-偶聯(lián)劑相當(dāng)。④水溶性硅烷偶聯(lián)劑

⑤疊氮型硅烷偶聯(lián)劑⑤疊氮型硅烷偶聯(lián)劑6.1.1.3偶聯(lián)劑的品種及其應(yīng)用范圍偶聯(lián)劑能有效地提高玻璃纖維與樹脂基體的粘結(jié)強(qiáng)度，所以，國內(nèi)外都進(jìn)行了大量的研究工作。目前國內(nèi)生產(chǎn)的常用偶聯(lián)劑有沃蘭、A—151、KH—550、KH—560、ND—42、B—201、B—202等。經(jīng)每種偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，都有自己相應(yīng)的樹脂基體適用范圍。Eg:1)、KH—570對不飽和聚配樹脂處理效果最好；2）、A—151、A—172對1，2－聚丁二烯樹脂和丁苯樹脂最有效；3）、KH—560對環(huán)氧樹脂最好；4）、KH—550對酚醛樹脂、聚酰亞胺效果最好；5）、沃蘭處理的玻璃纖維對大部分樹脂都有較好效果，且價(jià)格便宜，是一種最常用的偶聯(lián)劑。

6.1.1.3偶聯(lián)劑的品種及其應(yīng)用范圍6.1.1.4玻璃纖維表面處理方法及影響因素

(1)玻璃纖維表面處理方法后處理法前處理法遷移法

處理意義：我們知道復(fù)合材料的性能不僅與樹脂、纖維的性質(zhì)與含量有關(guān)，而且在很大程度上取決于二者的結(jié)合狀況。表面處理（包含界面處理），就是在玻璃纖維表面涂一層叫做“表面處理劑”的物質(zhì)，使纖維與樹脂能牢固地結(jié)合，以達(dá)到提高玻璃鋼性能的目的。6.1.1.4玻璃纖維表面處理方法及影響因素(1)玻璃纖①后處理法：使用紡織型浸潤劑的玻璃纖維及制品，在使用前原則上都采用此法處理。目前普遍采用的一種方法。處理方法：分兩步：（對于“紡織型浸潤劑”）

首先除去浸潤劑.a、洗滌法:在皂水或有機(jī)溶液中清洗，然后烘干。

b、熱處理法：（250℃～450℃）1h。

第二步用表面處理劑處理（要求產(chǎn)品質(zhì)量較高時(shí)），處理步驟為:浸漬－水洗－烘干

①后處理法：②前處理法

是適當(dāng)改變浸潤劑配方，使之既能滿足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹脂基體對玻璃纖維的浸潤和粘結(jié)。將偶聯(lián)劑加入到上述的浸潤劑中，在拉絲過程中表面處理劑就被覆到玻璃纖維表面上。用這種被覆了增強(qiáng)型浸潤劑的纖維織成的玻璃布稱為前處理布。與后處理法比較：1）、不需再做任何處理而可以直接應(yīng)用；2）、可省去復(fù)雜的處理工藝及設(shè)備，使用方便；3）、避免了因熱處理而造成的纖維強(qiáng)度損失，是比較理想的處理方法；缺點(diǎn)：既要有處理效果，又要同時(shí)滿足紡織工藝，和樹脂基體要有良好的浸潤以及滿足制作玻璃鋼各道工序的要求，是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合技術(shù)問題。②前處理法③遷移法

將化學(xué)處理劑直接加入到樹脂膠液中進(jìn)行整體摻和，在浸膠的同時(shí)將偶聯(lián)劑施于玻璃纖維上，借處理劑從樹脂膠液中到纖維表面的“遷移”作用而與纖維表面發(fā)生反應(yīng)，從而在樹脂固化過程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。遷移法常與前處理法結(jié)合使用。遷移法比較適用于填料與樹脂不便于分開的體系.一般來說，遷移法處理的效果較前兩種方法稍差

優(yōu)點(diǎn):工藝操作簡便，不需要龐雜的處理設(shè)備，能源消耗也大大降低。③遷移法(2)偶聯(lián)劑用量及影響處理效果的因素①偶聯(lián)劑用量

起偶聯(lián)作用的是微量的偶聯(lián)劑單分子層，每種偶聯(lián)劑的實(shí)際最佳用量，多數(shù)要從實(shí)驗(yàn)中確定。Eg：KH—560作為遷移法用偶聯(lián)劑，其用量一般為1％；注意：偶聯(lián)劑用量也可采用計(jì)算法求得：計(jì)算方法：100g給定被處理的增強(qiáng)材料的表面積，被1g硅烷偶聯(lián)劑的最小涂覆面積所除，即得該硅烷偶聯(lián)劑在100g此種被處理材料上涂覆一單分子層時(shí)所需要的量。例如：欲處理材料的比表面為7m2/g。由表6.3查得KH—560偶聯(lián)劑的最小涂覆比表面為330m2/g，欲處理該材料100g，則所需偶聯(lián)劑量為：100×7/330=2.1(g)一般來說，偶聯(lián)劑的實(shí)際用量應(yīng)高于上述的計(jì)算用量。(2)偶聯(lián)劑用量及影響處理效果的因素②影響處理效果的因素Eg：KH—560對玻纖布進(jìn)行處理時(shí)，前處理法得到的玻璃纖維布和用遷移法對布進(jìn)行處理的效果一樣，但用后處理法時(shí)，處理效果就不十分明顯。烘焙溫度的選擇：烘焙溫度是使偶聯(lián)劑與玻璃纖維表面發(fā)生偶聯(lián)作用的關(guān)鍵因素之一，溫度不能過低，也不能過高。Eg：用沃蘭偶聯(lián)劑，采用的預(yù)烘條件為80℃經(jīng)3min后再在140—160℃下烘焙。用KH—550處理時(shí)，預(yù)烘條件相同，烘焙溫度則為180℃。

②影響處理效果的因素烘焙時(shí)間的選擇：烘焙時(shí)間應(yīng)選擇在一定烘焙溫度下偶聯(lián)劑與玻璃纖維表面的偶聯(lián)反應(yīng)能充分進(jìn)行。Eg：用沃蘭處理時(shí)，一般時(shí)間為7－15min，用KH—550處理時(shí)，在10min左右。為提高生產(chǎn)效率應(yīng)該采用高溫短時(shí)間的烘焙制度。處理液的配制及使用對處理效果的影響：處理液的配制及使用，直接影響著處理效果，特別應(yīng)嚴(yán)格控制處理液的pH值。在整個(gè)處理過程中，對處理液的pH值應(yīng)不斷調(diào)節(jié)。Eg：沃蘭處理液配制時(shí)應(yīng)在攪拌下慢慢滴加濃度為5％的氨水，調(diào)節(jié)pH值到5—6之間，配好的處理液再放置約8h，待PH值穩(wěn)定后再用。沃蘭處理液濃度一般為1％－3％。烘焙時(shí)間的選擇：6.1.2碳纖維的表面處理6.1.2.1碳纖維表面處理的目的和意義碳纖維的表面處理就是為了改善其表面結(jié)構(gòu)和性能，采取針對性的措施，使之獲得與基體材料很好地粘結(jié)，從而達(dá)到提高其復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度、斷裂韌性、尺寸穩(wěn)定性及界面的抗?jié)裥浴?.1.2.2碳纖維表面處理的方法及作用效果處理機(jī)理：清除碳纖維表面雜質(zhì)，在碳纖維表面刻蝕溝槽或形成微孔以增大表面積，從類似石墨層面改性成碳狀結(jié)構(gòu)以增加碳纖維表面能，或者引入具有極性或反應(yīng)性的官能團(tuán)以形成與樹脂起作用的中間層。6.1.2碳纖維的表面處理(1)表面浸涂有機(jī)化合物將碳纖維像紡織中的漿紗一樣，使與含有反應(yīng)性端基的樹脂相接觸，如將羥端基的丁二烯／丙烯酸共聚物、硫醇基的丁二烯／丙烯酸共聚物、聚縮水甘油醚或脂環(huán)族環(huán)氧化合物等涂覆于纖維表面。也可浸涂異氰酸酯或有機(jī)金屬化合物等以改善其界面粘結(jié)性。(2)表面涂覆無機(jī)化合物①表面上沉積無定形碳方法：一是在電阻爐中加熱到1200℃，然后與甲烷—氮混合氣體相接觸，使甲烷在熱碳纖維表面分解，以形成無定形碳涂層。另一種方法是先浸涂聚喹？？？溶液，再經(jīng)過干燥后，于1600℃下裂解后得到碳纖維。(1)表面浸涂有機(jī)化合物②加涂碳化物涂敷于碳纖維上的碳化物主要有如下幾種：1）、用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法加涂碳化硅；將碳纖維在高溫下與四氯化硅—?dú)浠旌蠚怏w相接觸。2）、加涂碳化硼；將碳纖維在高溫下與三氯化硼—?dú)浠旌蠚怏w相接觸。

3）、加涂碳化鉻；先使每克碳纖維吸附0.8m1左右的醋酸鉻溶液，然后在120℃下干燥，再在1200℃電阻爐中停留15-20s，以便分解成碳化鉻的化合物沉積于碳纖維表面。4）、涂鹵化金屬或硼氮化合物等。

②加涂碳化物(3)表面化學(xué)處理①酸處理碳纖維經(jīng)氫溴酸或氫碘酸處理后，可提高纖維的導(dǎo)熱性和結(jié)晶性，經(jīng)強(qiáng)氧化性酸如發(fā)煙硝酸或發(fā)煙硫酸等處理后，使表面氧化，降低了導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，尤其適宜作消融性材料。注意：已被逐漸淘汰而改用氧或臭氧及潮濕空氣氧化的方法。②臭氧氧化法臭氧的產(chǎn)生可用無聲放電和光化學(xué)反應(yīng)等方法。③氨處理可用各種熱源使碳纖維溫度達(dá)1000℃以上，然后通入10％-100％氨和無氧化性氣體，如氮、氬、氫、氦等混合氣。(3)表面化學(xué)處理④鹽溶液處理先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的銅鉛鉆等鹽類溶液，然后在空氣或氧氣中于200—600℃下氧化，使碳纖維表面粗糙而達(dá)到改善界面。(4)電解氧化處理用含活性氯5.25％的次氯酸鈉溶液（PH=11）作為電解液，電流密度為2.5－12mA/cm2,將碳纖維在其中停留2－10min，經(jīng)過洗滌和干燥。(5)等離子體處理有高溫和低溫兩種:高溫：使含有5％一15％氬的混合氣體中產(chǎn)生等離子體，溫度為4000K，最高達(dá)8000K。低溫：在惰性氣體、溫度為0-150℃、真空度為100-300kPa下產(chǎn)生等離子。

④鹽溶液處理碳纖維表面經(jīng)氧、氯、氨、烯烴、炔烴等各種氣體等離子體處理后，其物化性能發(fā)生顯著變化，最重要的有如下幾方面。①表面浸潤性的變化碳纖維表面經(jīng)等離子體處理后，其被浸潤速度和浸潤吸附量均有顯著增加。②強(qiáng)度和直徑的變化實(shí)質(zhì)上等離子體處理是對纖維表面作了蝕刻，碳纖維強(qiáng)度和直徑都會(huì)受影響

③表面組成的變化有機(jī)等離子體一般由有機(jī)氣體自由基組成，在碳纖維表面形成聚合層。

由此可見，碳纖維表面處理對提高復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度是一個(gè)十分重要的因素，其他還會(huì)影響表面積、官能團(tuán)和浸潤性增加等。

碳纖維表面經(jīng)氧、氯、氨、烯烴、炔烴等各種氣體等離子體6.1.3有機(jī)纖維的表面處理技術(shù)研究背景：1、Kevlar纖維／樹脂復(fù)合材料的界面粘結(jié)好，由于其纖維容易軸向劈裂，導(dǎo)致其復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度和抗壓縮強(qiáng)度不高；2、Kevlar纖維容易吸水，從而影響復(fù)合材料界面層的特性。通過研究Kevlar纖維表面改性和調(diào)節(jié)基體樹脂及其界面層的特性來改進(jìn)復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。方法：

1、采用在Kevlar纖維金屬化后，再與正溴代十八烷、溴代醋酸等進(jìn)行反應(yīng)；2、不同氣體下等離子體處理；3、用含有異氰酸基的彈性聚合物與Kevlar纖維表面發(fā)生反應(yīng)；4、采用帶活性基團(tuán)的柔性高分子稀溶液進(jìn)行表面涂層。

6.1.3有機(jī)纖維的表面處理技術(shù)6．2粉狀顆粒的表面處理技術(shù)無機(jī)粉體填料與有機(jī)高聚物的不相容性，重視研究改善粉體填料的表面性質(zhì)。1、硅烷偶聯(lián)劑；2、鈦酸酯類偶聯(lián)劑；6．2．1鈦酸酯偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)及偶聯(lián)機(jī)理結(jié)構(gòu)通式：(RO)mTi-(OX-R’-Y)n6．2粉狀顆粒的表面處理技術(shù)(RO)mTi-(O

(RO)為鈦酸酯和無機(jī)填料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的官能團(tuán)；

-Ti(Ox)部分為鈦酸酯的有機(jī)骨架，與聚合物的羧基之間進(jìn)行相互交換，起酯基和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)；

—X該部分是和分子核心軟相結(jié)合的基團(tuán)，對鈦酸酯的性質(zhì)有著重要影響；

R’是長鏈分子基團(tuán)，起纏繞作用，能與熱塑性樹脂纏繞結(jié)合在一起，改善沖擊性能；

Y為胺基、丙烯酸、經(jīng)基及末端氫原子等；

m、n為官能團(tuán)數(shù)。n＞2時(shí)為多官能團(tuán)的鈦酸酯，可與多官能團(tuán)的熱塑性及熱固性樹脂起作用。(RO)mTi-(OX-R’-Y)n(RO)為鈦酸酯和無機(jī)填料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的官能團(tuán)；(RO根據(jù)分子結(jié)構(gòu)及偶聯(lián)機(jī)理，鈦酸酯偶聯(lián)劑可分為四種基本類型。6．2．1．1單烷氧基型

是目前應(yīng)用廣泛的鈦酸酯偶聯(lián)劑，如三異硬酯?；佀岙惐?TTS)。適合范圍：用于不含游離水，只含化學(xué)鍵合水或物理結(jié)合水的干燥填料體系。

Eg：碳酸鈣、水合氧化鋁等。要注意偶聯(lián)機(jī)理。

根據(jù)分子結(jié)構(gòu)及偶聯(lián)機(jī)理，鈦酸酯偶聯(lián)劑可分為四種基本類6.2.1.2單烷氧基焦磷酸酯基型適合范圍：用于含濕量較高的填料體系，如陶土、滑石粉等。三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯(TTOPP—385)就是典型的單烷氧基焦磷酸酯基型偶聯(lián)劑。要注意反應(yīng)機(jī)理6.2.1.2單烷氧基焦磷酸酯基型6.2.1.3螯合型

適用范圍：用于高濕填料和含水聚合物體系。Eg：濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、水處理玻璃纖維、炭黑等。這類偶聯(lián)劑分兩種基本類型：螯合100型和螯合200型。反應(yīng)示意如下：

6.2.1.3螯合型螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:

螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:6.2.1.4配位體型

適用于許多填充體系。配位體型鈦酸酯偶聯(lián)劑可以避免一些副反應(yīng)：

Eg：1、在聚酯中的酯交換反應(yīng)；2、在環(huán)氧樹脂中與羥基反應(yīng)；3、在聚氨酯中與聚醇或異氰酸酯反應(yīng)等。其偶聯(lián)機(jī)理與單烷氧基鈦酸酯偶聯(lián)劑類似。

6.2.1.4配位體型6.2.2鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用方法預(yù)處理法和直接處理法6.2.2.1預(yù)處理法方法：將鈦酸酯偶聯(lián)劑與惰性溶劑，如白油、石油醚、變壓器油等稀釋，配成一定濃度，然后與無機(jī)粉體填料均勻混合，在120℃左右干燥，最后與基體樹脂及其他添加劑均勻混合。作用：使鈦酸酯先與無機(jī)粉體填料發(fā)生偶聯(lián)作用，提高了偶聯(lián)劑的分解溫度，同時(shí)也避免了偶聯(lián)劑與其他物質(zhì)發(fā)生不必要的副反應(yīng)，保證了偶聯(lián)效果。6.2.2鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用方法6.2.2.2直接法將鈦酸酯偶聯(lián)劑、無機(jī)填料、基體樹脂、各種助劑直接一次性混合。特點(diǎn)：操作簡便；注意：必須嚴(yán)格控制工藝條件，否則鈦酸酯偶聯(lián)劑會(huì)分解失效，降低偶聯(lián)效果。

6.2.2.2直接法6．2．3其他表面處理劑6．2．3．1聚烯烴低聚物聚烯烴低聚物可以用作無機(jī)粉體填料的表面處理劑，在聚烯烴類復(fù)合材料中得到廣泛的應(yīng)用。主要品種：無規(guī)聚丙烯和聚乙烯蠟。特點(diǎn)：1、有著較高的粘附性能，可以和無機(jī)粉體填料較好地浸潤、粘附、包覆；2、其基本結(jié)構(gòu)與聚烯烴相近，可以和聚烯烴很好地相容結(jié)合，因此可以降低熔體粘度，改善流動(dòng)加工性能，改善無機(jī)粉體填料和聚合物之間的親和性能。6．2．3其他表面處理劑6.2.3.2不飽和有機(jī)酸對含有堿金屬離子的無機(jī)粉體填料進(jìn)行表面處理，具有較好的處理效果。其分子可帶有一個(gè)或多個(gè)不飽和雙鍵及一個(gè)或多個(gè)烴基，碳原子數(shù)一般在10個(gè)以下。Eg：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、醋酸乙烯等。由于有機(jī)酸中含有不飽和雙鍵，在與基體樹脂復(fù)合時(shí)，由于殘余引發(fā)劑的作用或熱、機(jī)械能的作用，打開雙鍵，和基體樹脂發(fā)生接枝、交聯(lián)等一系列化學(xué)反應(yīng)。6.2.3.2不飽和有機(jī)酸6.2.3.3鋯類偶聯(lián)劑是美國于1983年開發(fā)的一種新型偶聯(lián)劑。這類偶聯(lián)劑是含有鋁酸鋯的低相對分子質(zhì)量的無機(jī)聚合物，在分子主鏈上絡(luò)合著兩種有機(jī)配位基，一種配位基可賦予偶聯(lián)劑良好的羥基穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性；另一種配位基可賦予偶聯(lián)劑良好的有機(jī)反應(yīng)性能。鋯類偶聯(lián)劑可抑制無機(jī)填料的相互作用，降低填充體系的粘度，提高分散性，從而增加無機(jī)粉體填料的用量。6.2.3.3鋯類偶聯(lián)劑

根據(jù)分子中的金屬含量及有機(jī)配位基的性質(zhì)，鉻類偶聯(lián)劑有7種，分別適用于聚烯烴、聚酯環(huán)氧樹脂、尼龍、丙烯酸類樹脂、聚氨酯、合成橡膠等?？捎糜诟鞣N無機(jī)粉體填料體系。鋯類偶聯(lián)劑均為液態(tài)，使用方法主要有下列幾種：①直接加入到粉體填料中，用高速剪切機(jī)械攪拌混合；②先將偶聯(lián)劑溶解在溶劑中，再混入填充劑內(nèi)；③先將偶聯(lián)劑配制成低級醇溶液，在高速捏合機(jī)中與無機(jī)粉體填料直接混合；④將偶聯(lián)劑直接加入到基體樹脂中，再與無機(jī)粉體填料復(fù)合。根據(jù)分子中的金屬含量及有機(jī)配位基的性質(zhì)，鉻類偶聯(lián)劑有76.3金屬基復(fù)合材料的纖維表面處理用于金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維有碳纖維、硼纖維、SiC纖維、A12O3纖維等。為了保證金屬基復(fù)合材料界面的良好結(jié)合與性能穩(wěn)定，對這些增強(qiáng)纖維的基本要求是與金屬基體有良好的相容性。增強(qiáng)體的表面性質(zhì)可分為兩種類型：1、增強(qiáng)體表面能很低，極不容易被基體所潤濕，但又能與某些金屬發(fā)生強(qiáng)烈的界面反應(yīng)，如碳纖維與氧化鋁纖維等；2、增強(qiáng)體表面比較容易被基體潤濕，也能與某些基體反應(yīng)，但比第一類穩(wěn)定得多，如碳化硅纖維和碳化硼纖維。滿足既容易潤濕而又無反應(yīng)的惰性增強(qiáng)體目前尚未發(fā)現(xiàn)，只能說相對某一對體系基本上可以達(dá)到。6.3金屬基復(fù)合材料的纖維表面處理從界面優(yōu)化的觀點(diǎn)來看：1、希望增強(qiáng)體與基體之間最好在潤濕之后又能適當(dāng)產(chǎn)生一些界面反應(yīng)；2、還要避免其他一些反應(yīng)；3、要盡量降低在復(fù)合成型工藝過程中產(chǎn)生反應(yīng)的程度；實(shí)現(xiàn)這些目的的有效方法就是要對增強(qiáng)纖維進(jìn)行表面處理。處理方法主要有化學(xué)氣相沉積(CVD)法和涂層處理法。從界面優(yōu)化的觀點(diǎn)來看：6．4基體材料的改性技術(shù)大量的研究表明，通過對樹脂的基體的改性同樣可以有效地改善復(fù)合材料的界面粘結(jié)狀況和改變其斷裂破壞行為。因此，近些年來人們越來越注意混雜基體的研究。Eg：1、通過采用彈性體對環(huán)氧樹脂的改性可提高其與纖維的界面粘結(jié)及其抗沖擊韌性；2、通過對熱塑性樹脂的共混改性，特別是形成互穿網(wǎng)絡(luò)(SIPN)結(jié)構(gòu)，可有效地提高其界面粘結(jié)性能。3、采用雙乙炔端基砜(ESF)與聚砜(PSF)共混改性，在復(fù)合工藝過程中形成SIPN，就可提高碳纖維復(fù)合材料界面粘結(jié)性能，使其斷裂破壞出現(xiàn)在樹脂基體層。6．4基體材料的改性技術(shù)6.4.1聚烯烴系列基體的改性6.4.1.1聚乙烯的改性技術(shù)聚乙烯的改性方法主要有如下幾種：(1)交聯(lián)采用過氧化物進(jìn)行交聯(lián)可以使聚乙烯分子結(jié)構(gòu)成為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。作用：交聯(lián)后可提高拉伸強(qiáng)度、耐熱性；防老化和耐候性，其尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性均有所提高。注意：使用過氧化物作交聯(lián)劑時(shí)，要適當(dāng)選擇交聯(lián)劑的類型、用量及交聯(lián)溫度。6.4.1聚烯烴系列基體的改性(2)氯化

氯化是聚乙烯改性的重要方法。以四氯化碳和三氯甲烷作溶劑，將高密度聚乙烯混合，在反應(yīng)器內(nèi)加熱使聚乙烯溶解，然后用液氯進(jìn)行氯化反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：1、聚乙烯氯化以后，破壞了聚乙烯的結(jié)晶性，因而材料變得更柔軟，密度更大，阻燃性有所提高；2、與填料的相容性好，與填料的界面粘結(jié)力增強(qiáng)，材料的性能顯著提高。(2)氯化(3)共聚共聚也是聚乙烯改性的一種重要方法，通常將乙烯單體與丙烯丁烯、醋酸乙烯等進(jìn)行共聚合反應(yīng)，生成共聚物。這些共聚物既保留了聚乙烯的主要性能，又體現(xiàn)了參與共聚的組分性能。(4)共混聚乙烯與橡膠類物質(zhì)(熱塑性彈性體、聚異丁烯