界面粘接理论

聚合物一纤维材料的界面
聚合物一纤维材料的界面形成通常可分为两个阶段。第一个阶段是基体与增强材料的接触与浸润过程。由于增强纤维对基体的各种基团或基体中各组分的吸附能力不 同，且吸附总是首先发生在能降低纤维表面能的那些物质上，尤其是那些能较多地降低纤维表面能的物质。这样就导致了界面和界面附近区域的聚合物结构与基体聚 合物的不同。加上纤维表面结构的不均匀性，也会使界面层的结构不仅在界面的厚度方向上，而且在界面层方向上产生不均匀性。第二阶段是基体聚合物与纤维表面 处理剂的反应和作用。界面粘接理论
(1)界面浸润理论
界面浸润理论是基于液态树脂对纤维表面的浸润亲和，即物理和化学吸附作用，但更多地偏向于实用加工中获得较好浸润性的液态基体和固化成型后的良好粘接。显 然，基体在液态时不能对纤维表面形成有效地浸润，而在接触面间留下空隙，将导致界面的缺陷和应力集中，使界面的粘接强度下降。反之，良好的浸润或完全浸 润，则界面的粘接强度大大提高，甚至优于基体本身内聚强度。最大黏着功在数值上直接与固体的临界表面张力y相关。浸润理论给出了浸润性表征指标及其影响因 素。实用中，干净的具有较强物理、化学吸附作用的纤维表面和具有较好的流动性、较小固化收缩量的液态基体是获得优良浸润作用和提高纤维复合材料界面粘接性 的关键。
(2)化学键理论
化学键理论认为复合材料的纤维基体界面是由化学键作用完成其粘接或吸附的，这种作用的基础是界面层中的化学键接形式。最典型的是玻璃纤维与基体间的偶联 剂。偶联剂是涂覆在玻璃纤维表面的一层物质，具有双官能团特征。其中一部分官能团能与玻璃纤维表面分子形成化学共价键结合，而另一部分又能与基体树脂形成 化学键连接，由此将两者牢固的结合在一起，偶联剂在这里起着化学媒介作用。例如，将甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、乙基三氯硅烷和丙烯基烷氧基及二烯丙基 烷氧基硅烷使用于不饱和聚酯／玻璃体系中，结果表明饱和基硅烷制品的粘接强度明显地差于含不饱和基硅烷产品的强度。用不饱和基硅烷的表面处理，显然有助于 改善树脂／玻璃间的粘接作用。其原因就是更易形成化学键连接。在没有偶联剂作用时，如果基体与纤