复合材料界面以及偶联剂

1、复合材料界面以及偶联剂第1页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二内容传统复合材料的分类简介复合材料的界面效应偶联剂种类和机理偶联剂应用实例第2页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二传统复合材料分类复合材料聚合物基金属基无机非金属基热固型树脂（不饱和聚酯，环氧等）热塑性树脂（PP,PE尼龙等）陶瓷基水泥基其他聚合物基复合材料特性轻质高强电绝缘性好耐腐蚀性好热性能好性能的可设计性及材料结构的统一性第3页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二复合材料的协同效应复合材料的性能不是简单的组分叠加，而是“1+12”的协同效应。玻璃纤维的断裂能为10

2、J/M2，聚酯的断裂能为100J/M2，而复合后的玻璃纤维增强塑料达到105J/M2 裂纹在基体发展过程中遇到纤维，可产生界面脱黏，纤维和基体断裂，纤维拔出等过程，吸收大量能量裂纹可沿不同平面发展裂纹贯穿同一平面才引起材料的断裂材料断裂机理第4页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二复合材料的界面复合材料的界面相不是简单的几何平面，而是包含着两相过度区域的三维界面相。界面相内的化学组分，分子排列，热性能，力学性能呈现着连续梯度性的变化。两相复合热应力界面化学效应界面结晶效应导热系数，膨胀系数的不同成核诱发结晶官能团之间的作用或反应第5页，共17页，2022年，5月20日，13

3、点20分，星期二复合材料界面理论浸润性理论化学键理论过渡层理论可逆水解理论摩擦理论扩散理论静电理论酸碱作用理论其他应用最广，最成功的理论第6页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二复合材料界面理论浸润性理论化学键理论过渡层理论可逆水解理论摩擦理论扩散理论静电理论酸碱作用理论其他要使两相之间实现有效的黏接，两相表面之间应有能够相互发生化学反应的功能基团，通过官能团的化学反应以化学键结合成界面。若两者之间不能发生化学反应，也可通过偶联剂的媒介作用以化学键结合。偶联剂有机硅烷偶联剂有机铬偶联剂钛酸酯类偶联剂铝酸酯类偶联剂第7页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二

4、有机硅烷偶联剂常用于玻璃纤维增强材料有些偶联剂不含有与基体树脂起反应的基团，也有好的处理效果第8页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二常见有机硅烷偶联剂第9页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二MWNTBPOVTES接枝MWNTPAAPI/CNT复合材料Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry 46(3): 803-816.在DMAc中，80回流8h，进行自由基加成反应。DMAc与MWNT质量比为100:1，VTES与MWNT质量比为1:1（2:1，3:1）。 ODA与BTDA摩尔比为1:1，

5、溶液中固含量为15wt%，反应生成聚酰胺酸预聚体。之后加入改性MWNT机械混合，得到混合溶液，之后涂膜热亚胺化。第10页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry 46(3): 803-816.第11页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二MWNTJournal of Nanoscience and Nanotechnology 9(1): 267-274.酸处理MWNT王水超声GTMOS接枝MWNTBTDAODAPI/CNT复合材料GTMOS500mgMWNT

6、溶解在60ml王水中，超声处理1h（100W，45KHZ）。之后，用200ml去离子水稀释，1m微滤膜真空抽滤。多次水洗抽滤至中性。将GTMOS溶解于乙醇与水的混合溶液中（体积比1:1），含量为2wt%。将溶液PH值调为4，水解0.5h。之后将酸化MWNT加入溶液中，超声反应0.5h，将GTMOS接枝到MWNT上。反应过后用50%乙醇溶液（体积比乙醇：水=1:1）多次冲洗，除去未反应的小分子，然后再用NMP多次冲洗出去残余的水和乙醇。将接枝MWNT溶解于30mlNMP中，超声1h，转移到250ml三口瓶中。加入0,01MolODA，搅拌完全溶解后加入0.01molBTDA。室温反应14h，得到

7、PAA预聚体，热亚胺化得到复合材料薄膜。第12页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9(1): 267-274.MWNT接枝第13页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二MWNT酸处理MWNTH2SO4：HNO3=3:2 质量比50回流24h水洗接枝MWNT加入3-isocyanatopropyltriethoxysilane （IPTES）以triethylamine(TEA)为催化剂（含量1wt%）,25反应48h。BTDAODAPI/CNT复合材料摩尔比为1:1的BTDA与ODA反应生成聚酰胺酸，然后加入PI接枝MWNT，然后加热到300热亚胺化，得到PI-g-MWNT/PI复合材料。BTDAODAIPTES Composites Science and Technology 68(14): 2842-2848.第14页，共17页，2022年，5月20日，13点20分，星期二 Composites Science and Technology 68(14):