玻璃纤维增强聚合物基复合材料的表面研究进展

文章较系统的综述了国内外增强树脂用玻璃纤维表面处理的方法,包括用偶联剂处理、等离子体表面处理、在玻璃纤维的表面接枝处理以及其它处理方法。对各种改性技术的特点进行了评述。并指出了其进一步的发展趋势。     

玻纤/聚丙烯复合材料的界面改性研究进展

主要介绍了GF/PP复合材料的界面改性方法,玻璃纤维的表面处理和树脂基体改性。其中,玻璃纤维的表面处理包括偶联剂处理、浸润剂处理、等离子处理以及玻璃纤维的表面接枝。     

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面改性方法的研究

为了改善碳纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面性能,采用表面氧化、表面接枝、偶联剂、表面涂层等方法对碳纤维进行表面处理,探讨了各种方法对非极性聚芳基乙炔树脂基复合材料的界面改性效果。研究表明,纤维表面氧化处理后有利于碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的改善,在此基础上通过表面接枝及表面偶联剂处理在纤维表面引入可与基体树脂发生反应的基团,可以达到非极性树脂基复合材料界面改性的目的。极性的高碳酚醛树脂可以更好地浸润氧化后的纤维表面,并且与聚芳基乙炔树脂在结构上相似,因此作为涂层处理纤维表面后可以明显提高材料的界面性能,该方法适于进行3D织物的改性处理,是较为理想的处理方案。     

偶联剂发展概况

偶联剂的发展可以追溯到40年代初期。当时由于玻璃纤维工业的兴起,促进玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)的发展。热固性树脂与玻璃纤维两种基本材料组成的玻璃钢,它的强度与性能,除了决定于树脂与玻璃纤维的强度和化学、物理性质之外,还和树脂与玻璃纤维界面的结合状态有密切关系。为此,曾用过上千种化学表面处理剂进行玻璃纤维表面处理的研究工作。1947年美国霍普金斯大学Witt,R. K.等人用丙烯基硅烷衍生物处理玻璃纤维,     

纤维临界表面张力测定技术

用ＷＤＳ－Ｉ型接触角测定仪可测定纤维材料的临界表面张力，用硅烷偶联剂处理玻璃纤维，测定偶联剂处理前后玻璃纤维临界表面张力的变化，可了解偶联剂对玻璃纤维表面浸润性能的影响。因此临界表面张力测定技术是复合材料界面研究的一种重要方法。     

玻璃纤维增强环氧基复合界面介电性能的研究

通过介电性能试验和理论计算研究了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面层介电性能的影响。对玻璃纤维经偶联剂处理前后表面自由能和浸润活化能等进行了研究分析，探讨了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面介电性能的影响机制。     

玻璃纤维增强聚丙烯界面处理研究进展

本文综述了提高玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面粘结强度和改善界面层结构的各种有效方法,包括玻璃纤维的偶联剂涂覆、浸润剂浸润、表面接枝等表面处理方法以及在聚丙烯基体中添加功能化聚丙烯对基体进行共混改性等,对玻璃纤维与聚丙烯的粘的结机理进行了讨论,并论述了玻纤／聚丙烯界面横晶对界面粘结强度的影响。     

粘合与界面化学(下)

五、玻璃钢界面机理 前已述及优质高强的玻璃钢主要取决于三个因素:(1)玻璃纤维的强度;(2)树脂的强度;(3)玻璃纤维与树脂的粘结强度与耐久性。如何增加两者之间的粘结性是获得优质复合材料的技术关键之一。用经过化学(偶联剂)处理的玻璃纤维制成的玻璃钢,其性能、特别是湿态性能有很大的提高,促使人们对这一问题展开了广泛的研究。有水膜的玻璃的临界表面张力为70达因/厘米,玻璃表面涂有偶联剂后,临界表面张力下降至25～40达因/厘米,而一般热固性树脂的表面张力在35(聚酯)～50(环氧)达因/厘米范围内。涂覆有偶联剂的表面使树脂的浸润性变差,但由此制得的玻璃钢     

苯并噁嗪树脂基复合材料的制备及性能表征

本文采用氧等离子体对碳纤维表面进行活化,后用偶联剂接枝的方法对碳纤维表面进行处理。按照GB3357-82和GB3356-82,对复合材料层间剪切强度和弯曲强度进行测试并研究等离子体处理及偶联剂接枝对碳纤维/苯并噁嗪(Polybenzoxazine,PBOZ)复合材料界面粘接性的影响。通过XPS,SEM对碳纤维表面及复合材料断裂面形貌进行测试,分析界面粘接机制。研究表明,氧等离子体处理使碳纤维表面粗糙度和活性含氧基团含量增加,增加了纤维与树脂之间的粘接性;氧等离子体处理后再进行偶联剂接枝,碳纤维表面的含氧官能团增加,浸润性得到改善,提高了碳纤维/PBOZ复合材料界面粘接性能。     

等离子体处理在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中的应用

采用连续玻璃纤维，以聚丙烯为基体树脂制备新型复合材料，研究了化学偶联剂处理等离子体处理对材料力学性能和耐湿热稳定性能的影响。研究表明，对玻璃纤维进行等离子体处理后再用化学偶联剂Ａ－１１００进行处理，同时对聚丙烯进行氧等离子体处理可以有效改善材料的界面结合状况，大幅度提高材料的力学性能和耐湿热稳定性能。     

纤维增强聚合物基复合材料的界面研究进展

本文较系统的综述了国内外增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维表面处理的方法，对各种改性技术的特点进行了评述，并指出了其进一步的发展趋势。     

丙烯酸树脂及其复合材料热降解动力学研究

采用热重分析仪研究了丙烯酸树脂(AR)和粒径不同玻璃纤维/丙烯酸树脂(GF/AR)复合材料的热降解过程,比较了不同粒径的GF对AR复合材料的热稳定性和其热降解过程的影响,并结合扫描电镜表征了其微观形貌。采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法计算了AR和GF/AR复合材料的热降解动力学活化能,并运用Coats-Redfern法确定了AR和GF/AR复合材料对应的热降解反应机理函数。结果表明:AR和GF/AR复合材料呈现出相似的热分解阶段,GF有助于提高材料的热稳定性且与基体结合较好、分散较均匀;通过不同的计算方法获取了相应的活化能并确定了相应的机理函数。     

超声处理改善玻纤织物与双酚A型乙烯基酯树脂浸润性研究

针对玻纤织物增强双酚A型乙烯基酯树脂复合材料的真空灌注成型工艺方法,采用超声处理技术对树脂胶液进行了快速处理。通过树脂胶液粘度、表面张力以及胶液对玻纤织物浸润性的分析表征研究了超声处理效果。结果表明:超声处理1min可使双酚A型乙烯基酯树脂(3301)体系的粘度从6 500mPa.s降低到550mPa.s,表面张力从0.041N/m降低到0.023N/m,处理后树脂对玻璃纤维织物的润湿性得到明显改善。超声辐射可以在树脂体系内引发空化效应和声流搅拌作用,促进树脂在纤维表面的吸附、扩散和渗透。     

VARTM工艺用乙烯基酯树脂基体配方及性能研究

以溴化改性乙烯基酯树脂、氨基甲酸酯改性乙烯基酯树脂为混合基体,以E-玻璃纤维(GF)为增强材料,通过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备乙烯基酯树脂/GF复合材料,对其力学性能和阻燃性能进行了研究.结果表明,在两种树脂质量比为1:1时该复合材料的拉伸强度与弯曲强度达到最大值,且综合性能最优.氧指数随溴化改性乙烯基...     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

光固化树脂及其复合材料制备与力学性能研究

采用光固化技术制备了光固化树脂(EEPE)及其玻璃纤维增强(EEPE／GF)复合材料,研究了各种单体配比对EEPE力学性能的影响,经过比较确定了可用于制备复合材料的单体配比;比较了EEFE与EEPE／GF复合材料的力学性能。结果表明,采用光固化技术制备。EEFE基复合材料具有可行性;EEPE／GF复合材料的弯曲性能、横向剪切强度及冲击强度明显优于EEPE,而纵向剪切强度低于EEPE。在光固化过程中,由于EEFE／GF复合材料中增强纤维对光的反射、漫射甚至吸收,使试样厚度受到一定的限制。     

Friction and wear behavior of glass fabric/phenolic resin composites with surface‐modified glass fabric

Untreated, air‐plasma‐bombarded, and β‐aminoethyltrimethoxylsilane‐silanized glass fabric (GF) was used to prepare GF/phenolic composites by dip coating in a phenolic adhesive resin and successive curing. The tribo‐performances of these GF/phenolic composites sliding against AISI‐1045 steel were evaluated with a pin‐on‐disc wear tester. The chemical composition of the untreated and surface‐treated GF was analyzed with Fourier transform infrared spectroscopy and X‐ray photoelectron spectroscopy. The interfacial regions between the phenolic resin and GF and the worn surfaces of the composites were analyzed with scanning electron microscopy. The results show that the GF/phenolic composite with β‐aminoethyltrimethoxylsilane‐silanized GF had the highest load‐carrying capacity and best tribo‐performance, and it was followed by the composite with plasma‐treated GF. The improved tribo‐performance of the GF/phenolic composite made of surface‐treated GF was attributed to the strengthened interfacial bonding between the treated GF and the phenolic adhesive resin. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

玻纤毡增强聚丙烯复合材料的增容及力学性能

通过玻璃纤维(GF)毡与双螺杆挤出相容剂改性聚丙烯(PP)膜的多层叠合,以熔融浸渍法制得PP基GF毡增强热塑性塑料(GMT)复合材料,研究了相容剂PP接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和PP接枝丙烯酸(PP-g-AA)的用量(为PP基体质量的百分数)及其复配改性,以及相容剂改性PP基体分布和毡体种类对GMT力学性能的影响。结果表明,PPg-MAH可明显提高GMT的拉伸与弯曲性能,但降低了冲击性能;PP-g-AA可明显提高GMT的冲击性能,但不利于拉伸与弯曲性能的提高,只有当PP-g-AA用量超过5%后,拉伸性能才有所提升。在PP-g-MAH用量为3%的条件下,将其与不同用量的PP-g-AA进行复配改性没有对GMT力学性能产生协同作用。在各相容剂用量相近(3%~3.5%)的情况下,与相容剂复配改性GMT相比,以两层PP-g-AA改性PP为芯层、PP-g-MAH改性PP为上下表面层作为改性基体分布时,GMT拉伸与弯曲强度分别提高17%和27%、缺口冲击强度提高48%;而以两层PP-g-MAH改性PP为芯层、PP-g-AA改性PP为上下表面层作为改性基体分布时,在不损失强度与刚性的同时,缺口冲击强度提高了88%。采用连续GF毡的GMT力学性能比采用短切GF毡的GMT高,尤其是缺口冲击强度提高了89.6%。     

玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以环氧树脂作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响.结果表明:加入环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;随着玻纤质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加;玻纤质量分数为30%时,GF/ABS/环氧树脂复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了30%,弯曲强度提高了25%,冲击强度也提高了50%.