6.1增强材料的表面处理技术-1
材料表面处理-工程
材料表面处理-工程表面处理这里从类同与电镀的一些工艺作分析介绍，以下的一些工艺都是在与我们电镀相关的一些工艺过程，通过这样的介绍给大家对这些工艺有一个感性的认识，。
化学镀（自催化镀）autocalytic plating在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。
这是在我们的工艺过程中大多都要涉及到的一个工艺工程，通过这样的过程才能进行后期电镀等处理，多作为塑件的前处理过程。
电镀electroplating利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程，这种工艺过程比较烦杂，但是其具有很多优点，例如沉积的金属类型较多，可以得到的颜色多样，相比类同工艺较而言价格比较低廉。
电铸electroforming通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将铸模和金属沉积物分开）的过程。
这种处理方式是我们在要求最后的制件有特殊表面效果如清晰明显的抛光与蚀纹分隔线或特殊的锐角等情况下使用，一般采用铜材质作一个部件的形状后，通过电镀的工艺手段将合金沉积在其表面上，通常沉积厚度达到几十毫米，之后将形腔切开，分别镶拼到模具的形腔中，注射塑件，通过这样处理的制件在棱角和几个面的界限上会有特殊的效果，满足设计的需要，通常我们看到好多电镀后高光和蚀纹电镀效果界限分明的塑胶件质量要求较高的通常都采用这样的手段作设计。
如下图所见的棱角分明的按键板在制造上采用电铸工艺的话，会达到良好的外观效果。
真空镀vacuum plating真空镀主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型，它们都是采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜，通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽层使用。
塑料电镀塑料电镀的特点塑料电镀制品具有塑料和金属两者的特性。
材料表面处理工艺
材料表面处理工艺一、表面处理分以下方式：1、机械表面处理：喷砂、拉丝、机械抛光、压纹、喷涂、抛丸、磨光、刷光、刷漆、抹油化学表面处理：QPQ处理、光中氮化、铬化、镀铬、镀锌、化学镀镍、化学抛光、发黑/发蓝、酸洗2、电化学表面处理：阳极氧化、磷化、电化学镀镍、电化学抛光、电泳。
现代化超硬化表面处理：TD覆层处理、物理气相沉积（PVD）、物料化学气相沉积（PCVD）、化学气相沉积（CVD）3、其他类型表面处理：离子镀膜、离子注入、激光表面处理二、机械表面处理说明：1、喷砂：利用高速砂流的冲击作用清理和粗化零件表面，行成哑光珍珠银面。
特点：提高工件抗疲劳性，增加工件与涂层的附着力，延长涂层的耐久性，利于涂料的流平和装饰、表面易脏。
用途：可适用所有黑色金属及铝合金材料进行表处前进行或者不锈钢钣金表面。
2、拉丝：通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的表面处理，形成缎面效果，体现金属材料的质感3、机械抛光：利用抛光工具和磨料颗粒或其它抛光介质对工件表面进行修饰加工，降低表面粗糙度，获得光亮、平整表面的加工方式。
4、压纹：压制各种纹理5、喷涂：覆盖其他非金属涂层。
钢钣金常用喷涂颜色：大波纹米白色静电喷涂、表面粉末静电喷涂黑色亚光、黑色细砂纹静电喷涂三、化学表面处理说明：1、QPQ：将黑色金属放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，使表面改性的目的。
特点：良好的耐磨性和耐疲劳性；良好的抗腐蚀性；变形小；时间周期短；无公害。
误差可保持在0.005mm。
颜色：亮黑色用途：可适用所有黑色金属材料。
2、光中氮化：QPQ升级工艺，将钢或不锈钢放入由多种元素混合的盐浴中进行渗透处理，可达到淬火的硬度，特点：比QPQ优点在于完全不变形，硬度更高，深度更深，效率高，不需要抛光用途：可氮化精度高、非标及大型零部件。
2、铬化：用铬盐酸溶液与金属作用在表面生成三价或六价铬化层特点：耐腐蚀性、提高零件与有机涂层或者与无机覆盖层的结合力，吸附性好颜色：本色、金黄色、绿色用途：铝、镁及其合金3、镀铬：在零件表面镀上一层金属铬，厚度一般为20um，表面形成钝化膜，特点：硬度高、耐磨性好、耐高温和耐腐蚀。
玻纤浸润剂成膜剂_概述及解释说明
玻纤浸润剂成膜剂概述及解释说明1. 引言:1.1 概述:在各个领域中，成膜剂是一种常见的化学制剂，用于在表面形成薄而均匀的保护膜。
近年来，在复合材料和纤维增强材料的制备过程中，玻璃纤维浸润剂作为一种新型的成膜剂得到了广泛应用。
本文旨在对玻璃纤维浸润剂成膜剂进行全面介绍和解释说明。
1.2 文章结构:本文共分为五个部分，即引言、玻璃纤维浸润剂成膜剂的定义和特点、玻璃纤维浸润剂成膜机理与工艺流程、玻璃纤维浸润剂成膜剂在实际应用中的优势和挑战以及结论与展望。
1.3 目的:本文目的是全面阐述与解释玻璃纤维浸润剂成膜剂相关内容，包括其定义、特点、成膜机理、工艺流程以及在实际应用中所具有的优势和挑战。
通过对玻璃纤维浸润剂成膜剂的深入介绍，希望读者能够更好地理解和应用此种新型成膜剂，并为未来的研究提供参考。
补充说明：玻纤浸润剂成膜剂可根据实际情况进行适当调整和扩展，上述内容仅为参考，请根据需求进行修改和补充。
2. 玻纤浸润剂成膜剂的定义和特点2.1 玻纤浸润剂的概念玻纤浸润剂是一种用于增强材料表面处理的化学物质，主要用于提高玻纤增强塑料（GFRP）以及其他复合材料的表面性能。
它可以通过填充和填平纤维之间的空隙，增加纤维与基体之间的粘合力，从而提供更好的机械性能和化学稳定性。
2.2 成膜剂的作用和应用领域玻纤浸润剂作为一种成膜剂，在GFRP及其他复合材料中起着关键作用。
其主要功能包括：- 提升增强材料表面硬度和耐磨性。
- 增加表面光泽、防尘、抗污染等。
- 改善界面相容性，促进纤维与基体间的粘合。
- 增强GFRP的耐水性、耐腐蚀性和抗UV能力。
玻纤浸润剂广泛应用于以下领域：- 汽车工业：在汽车制造中使用GFRP制造车身和零部件，玻纤浸润剂可以提高其强度、刚度和耐久性。
- 航空航天工业：用于制造飞机、导弹和卫星等的复合材料结构，提高其轻量化和高强度要求。
- 建筑业：使用GFRP制作建筑结构，如桥梁、楼板和管道等，以提供更好的抗震性能和耐久性。
填料及表面处理填料及其表面处理技术深度分析
高，耐热性好，密度低，并赋予制品良好的透
：
明性和较高的光泽度。某些纳米填料还赋予塑
料阻燃、自熄性及抗菌性。对于一些高黏度塑
料纳米填料还具有良好的加工改性功能，如用
纳米填料填充的纳米UHMWPE变得容易加工，
为用PE代替部分工程塑料创造了条件。
精编内容
22
第三节 增强材料
增强材料主要是指纤维状填料， 常用的
OR'
OH
OH
HO
R Si OH + HO
：
OH
HO
O R Si O
O
（2）钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂具有独特的结构，对于热
塑性塑料与干燥填料具有良好的偶联效果。
尤其对聚烯烃等热塑性塑料具有较好效果。
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33
根据分子结构与填料表面的偶联机理不同， 此类偶联剂有多种类型。
单烷氧基型：例如异丙基三异硬脂酰基钛酸酯 （TTS），其偶联机理为：
经选矿、粉碎或湿法研磨、分级与表面处理而
成。粒子形状不规则，相对密度为2.71，折光
率为1.65，吸油量为5%～精编内2容5%。
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轻质碳酸钙： 是用化学方法制成，多呈纺锤形棒状或针
状，粒径范围1.0～1.6µm，相对密度2.65，折 ： 光率为1.65，吸油量为20%～65%。
石灰石煅烧——石灰——熟石灰消化—— 石灰乳碳化——固液分离——干燥——包装
炭黑具有紫外线屏蔽作用，耐老化性能 越好，可降低制品的表面电阻率。
精编内容
13
作为填料用炭黑，可以使用较大粒径的炉 法炭黑，一般为25～75µm；作为着色剂作用， 一般可选用色素炭黑。炭黑在聚合物（尤其 是橡胶）中兼有增强作用，因此在一定意义 上也可以说炭黑是一种增强材料。
材料表面处理工艺
实物案例
2.1 机械抛光
定义：机械抛光是依靠非常细小的抛光粉的磨 削、滚压作用除去试样磨面上的极薄一层金属 抛光常常用于增强产品的外观 防止仪器的污 染 除去氧化创建一个反射表面，或防止腐蚀 的管道。
流程
优点
粗抛
零件的整平性好
是用硬轮对经过或未经过磨光的表面 光亮度高
进行抛光,它对基材有一定的磨削作用, 属于精加工
IMF 大致与IML相同但主要用于在IML的 基础上做3D处理 IMR 重点在于胶料上的离型层
产品表面薄膜去掉，只留下油墨在 产品表面
研发时间短 设计灵活 成本较低 安全环保
装饰图案内 藏，永不磨 损
高抗刮性和 透光性
高度集成， 快速装配 应用领域广
优点
缺点
耐划伤、抗 前期周期长
腐蚀性强
易产生胶片
使用寿命长 脱落、扭曲
类别
特点
空气喷涂 无空气喷涂 静电喷涂
大流量低压力雾 化喷涂 热喷涂 自动喷涂
材料不受限制 涂层材料极为广泛 温升小 不产生应力和变形 操作工艺灵活方便 涂层性能多种多样
优点
喷涂作业生产效 率高 适用于手工及自 动化生产 应用领域广泛 喷涂速度快 手感光滑细腻 漆膜最终效果好 膜质较厚
缺点
漆雾高度分散 既污染环境 不利于人体健康 浪费涂料
能去除粗的磨痕
效率高投入少
中抛
比较适合加工简
是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面 单件 中、小产品
作进一步的加工
它可除去粗抛留下的划痕,产生中等光
亮的表面
精抛
是抛光的最后工序,用软轮抛光获得镜
面般的光亮表面,它对基本材料的磨削
作用最小.
缺点
人工要求高 劳动强度大 污染严重 影响工人健康 能源消耗高 光泽保持时间不 长,发闷、生锈
《无机复合材料及工艺》第二章——增强材料
3、碳纤维（Carbon fiber） (1)、引言
碳纤维属于高新技术产品，它不仅具有炭素材料的特性，如质量轻， 强度高，耐热，耐腐蚀，还具有金属材料的某些特性，具有良好的 导电和导热性，在各类复合材料（PMC、MMC、CMC和C/C）中得到广 泛应用。 碳纤维增强复合材料广泛应用于航空航天、军事、交通运输、机械 制造、电子工业、体育用品、建筑材料（修补）、生物材料、医疗 器具等各行各业。 碳纤维的大量和广泛应用与其价格的不断降低有关。随着碳纤维的 生产规模的扩大、其价格由原来的数千元/kg，降至数百元/kg。 碳纤维与玻璃纤维一样，可以进行编织成各种碳纤维布，或制成碳 纤维毡使用。
（4）玻璃纤维的特性和应用
特性：
典型性能： 密度：2.4～2.8 g/cm3 抗拉强度：3～4.6 GPa（为高强度钢的2～3倍） 弹性模量：70～110 GPa（与铝和钛合金模量相当） 比强度为：12.5～18.4×106 cm（为高强度钢的6～10倍） 比模量为：2.8～4.0×107 cm（略高于高强度钢） 不燃、不腐、耐热、高拉伸强度、小断裂延伸率、化学稳定性好、 电绝缘性能好；但不耐磨、脆而易折。 可加工成纱、布、带、毡等形状； 可作为有机高聚物基或无机非金属材料（如水泥）复合材料的增 强材料。
对结构复合材料而言，首先考虑的是增强材料的强度、模量和密度。 其与基体物理及化学相容性主要反映界面作用和影响。
二、纤 维（fiber）
直径细到几微米或几十微米，而长度比直径大许多倍的 材料。 其长径比（aspect ratio)一般大于1000。 作为增强材料使用时，纤维一般都具有高模量、高强度。 大多数是有机高分子纤维，也有无机纤维和金属纤维。 重点介绍：
(2)、碳纤维分类
第四章 复合材料界面及增强材料的表面处理
两种作用 同时存在
粉粒填料、纤维被基体良好的润湿至关重要。
若润湿不良，在界面上会产生空隙，易使应力集中而导致复合材料 开裂； 则由物理吸附所产生的粘附力能>树脂的内聚能 若要完全润湿 另外一个液体或熔体的表面张力<固体的表面张 力，则能很好地润湿该固体表面 液体对固体浸润情况，可以用浸润角（或称接触角） θ表示，液体在固体表面浸润角的大小与固体和液体 各自的表面张力和固-液间界面张力有关。
毫无疑问，浸润性好有利于两相界面接触，但浸润性不是界面 粘接的唯一条件。例如：EP对新鲜E玻纤表面浸润性好，但粘 接性却不好，界面耐水老化性也差，但若用胺丙基硅烷处理E 玻纤，对环氧浸润性下降，但界面粘接性提高。 所以浸润性理论虽对CM界面有一定指导意义，但对许多界面 现象单凭浸润理论是难以解释的，所以人们提出了其它理论。
3 、缺陷：该理论并非十全十美，有些现象难用此理论解释。 例：1）有洗偶联剂不含与基体起反应的活性基因，有较 好 的处理效果。（不能解释） 2）光弹研究发明，基体树脂从固化放热冷却到50摄氏 度，可产生115MPA的径向压力、58MPA的横向压力。这 种热应力足以使材料破坏。-----这种热应力如何松弛呢？
二、化学键理论： <1>要使两相之间实现有效的粘接，两相表 面应含有能相互发生化学反应的活性基团， 1、理论认为： 通过官能团的反应以化学键结合形成界面。 <2>若两相之间不能直接进行化学反应，也 可通过偶联剂的媒介作用以化学键结合。
A B A A B B
A B A B C A B C A B A B C A B
界面示意图：
界面相内的化学组分、分子排列、 热性能、力学性能，呈现连续的梯 度性变化，界面相很薄，只有µm级， 却有极其复杂的结构。 在两相复合过程中，会出现热应力 （导热系数、膨胀系数的不同）界 面化学效应（官能团之间的作用或 反应）和界面结晶效应（成核诱发 结晶、横晶），这些效应引起的界 面微观结构和性能特征，对CM的 宏观性能产生直接影响。
表面增强技术
表面增强技术是一种能够增强材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、物理性能以及美观等表面处理方法的总称，它包括机械的、物理的、化学的、以及物理化学的一系列表面强化处理方法。
主要目的在于增强材料的使用性能。
按照表面强化的工艺特点，表面增强技术可以分为以下6种：
1.表面冶金强化：包括堆焊、热喷涂、激光熔覆等。
2.表面形变（机械）强化：包括喷丸、液压、挤压、滚压等。
3.表面热处理强化：包括表面淬火等。
4.表面薄膜强化：包括电镀、电镀刷、气相沉积、化学镀等。
5.表面非金属化处理：包括喷塑、粘涂、涂装等。
6.高能束（密度）表面强化：包括电子束、离子束、激光束等。
材料科学中表面修饰技术的使用技巧
材料科学中表面修饰技术的使用技巧表面修饰技术在材料科学中的应用概述表面修饰技术是指通过各种方法对材料表面进行物理或化学上的改变，从而改善材料的性能和功能。
这些技术对于改善材料的化学稳定性、机械性能、热稳定性、生物相容性等方面具有重要意义，因此在材料科学领域扮演着重要的角色。
本文将介绍表面修饰技术的常见使用技巧及其在不同材料领域的应用。
一、物理表面修饰技术1. 粗糙化通过物理方法将材料表面由光滑变为粗糙状，可以增加材料的表面积和界面附着力。
这种技术被广泛应用于材料表面改良、催化剂设计、生物材料等领域。
2. 磨砂和抛光采用机械磨砂或抛光等方法，可以使材料表面更加光滑，从而提高材料的外观和表面质量。
这种技术常见于金属、陶瓷和塑料等材料的表面处理。
3. 涂层通过在材料表面涂覆一层薄膜，如聚合物、金属或陶瓷等材料，可以增强材料的耐磨性、抗腐蚀性、光学性能等。
此外，涂层技术还可以用于改变材料的表面颜色和光泽度，满足不同应用需求。
二、化学表面修饰技术1. 修饰剂处理通过将化学修饰剂溶液浸渍或喷涂于材料表面，可以在材料表面形成一层化学保护膜，以增强材料的耐蚀性、抗溶剂性和抗氧化性。
这种技术在金属、陶瓷、玻璃等材料的防腐蚀和表面保护中得到广泛应用。
2. 消融处理通过在材料表面局部加热或化学溶解，使表面形成微细的孔洞或凸起结构，可以增加材料表面的粗糙度，提高润湿性，增强液体在材料上的附着力和湿润性。
这种技术在纳米科技、表面流体力学和生物医学等领域中发挥重要作用。
3. 化学反应通过在材料表面进行化学反应，在表面形成化学键、功能基团或复合材料，可以改变材料的表面化学性质，如亲水性、亲油性、生物相容性等。
这种技术广泛应用于聚合物、纳米材料和生物医学等领域。
三、表面修饰技术在不同领域中的应用1. 功能材料表面修饰技术在制备功能材料中有着广泛应用。
例如，通过粗糙化表面可以增加光催化和电催化反应的活性物种生成，提高功能材料的催化活性；通过涂层和化学反应可以制备具有特定吸附、分离、储能等功能的材料。
表面处理技术的原理
表面处理技术的原理
表面处理技术是利用物理或化学的方法，对材料表面进行加工，以改善或改变材料表面的机械、物理、化学或生物特性。
具体原理主要如下：
1. 增强表面附着力：通过表面处理，可以清除表面污渍、旧镀层和氧化层等成分，使表面变得粗糙，增加表面的不光滑化程度，从而提高表面附着力，使之更适合于后续处理和喷涂等工序。
2. 形成保护层：表面处理可以在材料表面形成一层保护膜，这层膜可以抵抗腐蚀、氧化等破坏，提高材料的耐久性和使用寿命。
3. 提高美观度：表面处理可以使材料表面更加光滑、整洁，提高美观度。
4. 提高功能性：通过表面处理，可以赋予材料表面特定的功能，如防滑、防指纹、抗菌等。
总之，表面处理技术可以使材料表面具有更优异的性能，广泛应用于工业制造、装饰、医疗等领域。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关书籍文献。
6.1增强材料的表面处理技术-2
6.1.3 有机纤维的表面处理技术
（1）有机纤维的特点 ） 1）低密度，高强、高模 ）低密度，高强、 2）刚性链，高度取向，分子链堆砌密度大 ）刚性链，高度取向， 3）分子链排列呈表芯结构。 ）分子链排列呈表芯结构。
Kevlar纤维的“皮－芯”结构模型 纤维的“ 纤维的
（2）芳纶纤维的表面处理 ）
C固 + H 2 O → C固O吸附 + 2H + 2e 2C固O吸附 → C固 + CO 2 ↑
+
如果电解质属于碱类， 如果电解质属于碱类，OH-被碳纤维 电解质属于碱类 表面的活性碳原子吸附， 表面的活性碳原子吸附，并与三个相 邻的同样吸附了OH-的碳原子相互作 邻的同样吸附了 用产生O 新生态O 用产生 2，新生态 2产生的氧化作用 使活性碳原子数目增加，其反应为： 使活性碳原子数目增加，其反应为：
6.1 增强材料的表面处理技术
6.1.1 玻璃纤维的表面处理 6.1.2 碳纤维的表面处理 6.1.3 有机纤维的表面处理技术
6.1.2 碳纤维的表面处理
一、碳纤维表面处理的目的和意义 为了改善其表面结构和性能，采取一些 为了改善其表面结构和性能， 措施，使之获得与基体材料很好地粘结， 措施，使之获得与基体材料很好地粘结， 从而达到提高其复合材料层间剪切强度 提高其复合材料层间剪切强度、 从而达到提高其复合材料层间剪切强度、 断裂韧性、尺寸稳定性及界面的抗湿性。 断裂韧性、尺寸稳定性及界面的抗湿性。
碳纤维的电解处理装置
阳极：碳纤维 阳极： 阴极： 阴极：石墨 电解液： 电解液：HNO3、 NaOH、CuCl2、 、 KNO3、NH4NO3
在室温下用含活性氯5.25％的次氯酸钠溶液（pH＝11） ％的次氯酸钠溶液（ ＝ ） 在室温下用含活性氯 作为电解液，将碳纤维在其中停留2～ 作为电解液，将碳纤维在其中停留 ～10min，经过洗 ， 涤和干燥。 涤和干燥。
表面处理技术在材料工程中的重要性
表面处理技术在材料工程中的重要性表面处理技术在材料工程中的重要性引言：表面处理是指对物体表面进行加工、改性或涂覆等处理的技术。
在材料工程中，表面处理技术被广泛应用于提高材料性能、延长材料寿命、改善材料外观等方面。
本文将就表面处理技术在材料工程中的重要性进行探讨。
一、表面处理技术的作用和意义1. 提高材料的耐腐蚀性：表面处理技术可以通过涂覆膜层、浸渍处理等方式，使材料在腐蚀环境下具有更好的抵抗能力，延长材料的使用寿命。
2. 提高材料的耐磨性：通过表面处理技术，可以在材料表面形成一层硬度高、耐磨性好的涂层，从而提高材料的耐磨性能，减少磨损和摩擦。
3. 改善材料的摩擦性能：表面处理技术可以通过涂覆低摩擦系数的涂层，降低材料的摩擦系数，提高材料的摩擦性能，减少能量损耗和热量产生。
4. 提高材料的导热性和导电性：表面处理技术可以在材料表面形成高导热、高导电的涂层，从而提高材料的导热性和导电性能，增加材料的使用范围。
5. 改善材料的外观和装饰效果：表面处理技术可以通过涂覆、电镀等方式，改善材料的外观和装饰效果，提高材料的赏析性和附加值。
6. 增强材料的粘接力和涂覆性：表面处理技术可以在材料表面形成粘接力好、涂覆性好的涂层，增强材料的粘接能力和涂覆性能，提高材料的加工效果和使用效果。
二、常见的表面处理技术1. 电镀：通过在材料表面电化学反应的过程中，使金属离子在阳极上电解成金属沉积在材料表面，形成一层薄而致密的金属涂层。
2. 涂覆：通过将材料表面涂覆上一层薄膜或涂层，起到保护材料、增强材料性能或改善外观的作用。
常见的涂覆方式有喷涂、滚涂、浸渍等。
3. 氮化处理：将材料置于含氨气体的高温环境中，使氨气及材料表面的金属元素发生反应，形成一层氮化物的薄膜，提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
4. 热处理：通过对材料进行加热、保温和冷却等一系列过程，改变材料内部的晶体结构、组织状态和力学性能，以达到提高材料性能的目的。
不同材料的表面处理方法对比
不同材料的表面处理方法对比材料的表面处理在工业和制造业中扮演着至关重要的角色。
通过选择适当的表面处理方法，可以改善材料的外观、性能和耐久性，从而满足各种应用的需求。
本文将对比几种常见的表面处理方法，包括电镀、喷涂和阳极氧化。
一、电镀电镀是一种常见的表面处理方式，在许多行业中得到广泛应用。
它通过在材料表面形成一层金属涂层，提供了出色的耐腐蚀性和装饰效果。
常见的电镀金属包括铬、镍和铜。
1. 优点：- 高耐腐蚀性：电镀层可以提供极佳的耐腐蚀性，保护基材免受氧化和化学腐蚀的损害。
- 装饰效果好：电镀层可以提供各种不同的装饰效果，如金属光泽、丰富的色彩和高光泽度。
- 提升导电性：在某些应用中，电镀可以提升材料的导电性，改善电流传导性能。
2. 缺点：- 昂贵：电镀过程相对复杂，成本较高，需要专业的设备和技术。
- 环境问题：某些电镀过程会产生有害的废水和废气，对环境造成污染。
喷涂是另一种常见的表面处理方法，通过在材料表面喷涂一层涂料或涂层来实现。
喷涂广泛应用于汽车、建筑和家具等领域。
1. 优点：- 较低成本：相比于电镀，喷涂是一种成本较低的表面处理方法，适用于大规模生产。
- 多样性：喷涂可以在材料表面形成各种不同的颜色、纹理和效果，满足不同需求。
- 易于维护：喷涂层通常易于清洁和维护，可以提供长时间的保护。
2. 缺点：- 耐腐蚀性较差：与电镀相比，喷涂的耐腐蚀性较差，容易受到外界环境的损害。
- 不均匀性：喷涂时，涂料的均匀性可能受到施工技术和设备的限制。
- 耐磨性低：某些喷涂层在长时间使用后，可能容易出现磨损和脱落的问题。
三、阳极氧化阳极氧化是一种主要用于金属材料的表面处理方法，通常应用于铝和其合金。
它通过在材料表面形成一层氧化膜来增强材料的耐腐蚀性和耐磨性。
- 良好的耐腐蚀性：阳极氧化能够显著提高铝材料的耐腐蚀性，延长使用寿命。
- 强度增加：氧化膜可以增加材料的硬度和强度，提高其耐磨性。
- 轻质化：通过阳极氧化可以在保持金属材料轻质的同时，增加其表面的硬度和耐久性。
材料表面处理技术与腐蚀保护
材料表面处理技术与腐蚀保护材料表面处理技术和腐蚀保护是工业领域中的重要方面，用于保护和增强材料的表面性能，延长材料的使用寿命。
本文将对材料表面处理技术和腐蚀保护进行探讨，并介绍一些常见的表面处理技术和腐蚀保护方法。
首先，材料表面处理技术是为了改善材料的表面特性，以满足不同的要求。
这些要求包括提高材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等。
常用的材料表面处理技术包括镀金属、电镀、电镀合金、热喷涂、粉末涂层和化学表面处理等。
镀金属是利用电化学方法在材料表面形成金属层，以增强表面的装饰性和耐腐蚀性。
这种方法可以通过改变金属层的厚度和组成来实现不同的需求。
电镀是将金属离子还原为金属层的过程，常用的金属包括铬、镍、锌和铜等。
电镀合金是将两种或多种金属合金化，以获得更高的表面硬度和耐腐蚀性。
热喷涂是通过高温喷涂将金属或陶瓷颗粒均匀覆盖在材料表面，形成保护层。
粉末涂层是将颗粒状的漆料均匀覆盖在材料表面，经过烘烤后形成固化层。
化学表面处理是利用化学反应改变材料表面的组成和结构，以增加其耐腐蚀性和附着力。
其次，腐蚀保护是为了防止材料在特定环境中受到腐蚀而采取的一系列措施。
腐蚀是材料与环境中的化学物质反应而导致材料损坏的过程。
常见的腐蚀形式包括金属腐蚀、热腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀等。
腐蚀保护的目标是延长材料的使用寿命和维护结构的完整性。
腐蚀保护的方法包括阻隔保护、阳极保护和缓蚀剂保护。
阻隔保护是通过涂覆防腐层或包裹保护层来隔离材料与腐蚀介质的接触。
常见的防腐层有油漆、涂层和塑料等。
阳极保护是利用材料本身成为阳极或加电流的方式，使材料得到保护。
缓蚀剂保护是通过将一种缓蚀剂添加到腐蚀介质中，形成保护膜，并延缓材料的腐蚀过程。
此外，选择适合的材料也是一种防止腐蚀的重要手段。
不同材料对于不同环境的耐腐蚀性能各有差异。
例如，不锈钢具有较好的耐腐蚀性能，可用于抵抗氧化性介质的腐蚀；铝合金具有耐大气腐蚀能力，常用于航空航天领域。
以改善其表面性能获得与基体的良好界面粘结增强
②影响处理效果旳原因 Eg：KH—560对玻纤布进行处理时 ，前处理法得到
旳玻璃纤维布和用迁移法对布进行处理旳效果一样 ，但用 后处理法时，处理效果就不十分明显 。 烘焙温度旳选择 ：
烘焙温度是使偶联剂与玻璃纤维表面发生偶联作用旳 关键原因之一 ，温度不能过低，也不能过高。
(1)表面浸涂有机化合物 将碳纤维像纺织中旳浆纱一样，使与具有反应性端
基旳树脂相接触，如将羟端基旳丁二烯／丙烯酸共聚物、 硫醇基旳丁二烯／丙烯酸共聚物、聚缩水甘油醚或脂环 族环氧化合物等涂覆于纤维表面。
也可浸涂异氰酸酯或有机金属化合物等以改善其界 面粘结性。 (2)表面涂覆无机化合物 ①表面上沉积无定形碳 措施：一是在电阻炉中加热到1200℃，然后与甲烷—氮 混合气体相接触，使甲烷在热碳纤维表面分解，以形成 无定形碳涂层。另一种措施是先浸涂聚喹？？？溶液， 再经过干燥后，于1600℃下裂解后得到碳纤维。
R基团与树脂基体旳作用机理： 以R基团为乙烯基—CH＝CH2与不饱和聚酯树脂中旳不
饱和双键旳反应为例：
(3)新品种硅烷偶联剂 硅烷偶联剂是偶联剂中最主要旳一大类型，除了目前已广泛 应用旳几十种外，近来又开发了许多新旳品种，下面简介主 要旳几种品种。 ①耐高温型硅烷偶联剂
②过氧化物型硅烷偶联剂 特点：一是偶联作用旳取得是经过过氧化物热裂解，
图6.1 自然环境曝晒后旳强度影响 1－沃兰处理； 2－A－151处理； 3－A－172处理；4－未处理
图6.2 人工气候加速老化后旳强度影响 1－沃兰处理； 2－A－151处理； 3－A－172处理；4－未处理
何为偶联剂？
6.1.1.2 偶联剂及其作用机理 偶联剂是这么旳一类化合物，它们旳分子两端一般具
混凝土中钢筋表面处理技术规程
混凝土中钢筋表面处理技术规程一、前言混凝土是建筑物中常用的材料之一，而钢筋则是混凝土中常用的增强材料。
钢筋表面的处理对于混凝土的性能和寿命有着重要的影响。
本文将介绍混凝土中钢筋表面处理的技术规程，包括处理前的准备工作、表面处理的方法和注意事项等。
二、处理前的准备工作1. 钢筋的质量检查在进行钢筋表面处理前，需要进行钢筋的质量检查。
钢筋应符合国家标准和相关规定要求，表面应平整、无裂纹、无麻点和锈蚀等缺陷。
2. 混凝土的强度检测在进行钢筋表面处理前，需要对混凝土的强度进行检测。
混凝土的强度应符合设计要求，以确保钢筋表面处理后的混凝土结构的安全性和稳定性。
3. 环境条件的检查在进行钢筋表面处理前，需要检查处理的环境条件是否符合要求。
环境条件包括温度、湿度、风力等因素。
处理时应确保环境干燥、无风、无雨等，以确保表面处理的效果。
4. 钢筋的清洁在进行钢筋表面处理前，需要对钢筋进行清洁处理。
钢筋表面应清除铁锈、油污、泥土等杂物，以确保表面处理的效果。
三、表面处理的方法1. 机械处理法机械处理法是利用机械设备对钢筋表面进行处理。
常用的机械处理设备有钢丝刷、切割机、砂轮机等。
机械处理法主要有以下几种方法：（1）打磨法：利用砂轮机或钢丝刷等设备对钢筋表面进行打磨处理，使其表面平整、无毛刺、无锈迹等。
（2）切割法：利用切割机对钢筋表面进行切割处理，使其表面平整、无锈迹等。
（3）喷砂法：利用高压喷砂机对钢筋表面进行处理，使其表面光滑、无锈迹等。
2. 化学处理法化学处理法是利用化学方法对钢筋表面进行处理。
常用的化学处理剂有除锈剂、防锈剂等。
化学处理法主要有以下几种方法：（1）除锈法：利用除锈剂对钢筋表面进行处理，使其表面无锈迹、无腐蚀等。
（2）防锈法：利用防锈剂对钢筋表面进行处理，使其表面能够长期防锈、保持光亮等。
3. 焊接处理法焊接处理法是利用焊接技术对钢筋表面进行处理。
焊接处理法主要有以下几种方法：（1）电弧焊接法：利用电弧焊接技术对钢筋表面进行处理，使其表面平整、无毛刺等。
第3章 增强材料的表面处理
碳纤维结构示意图 1一每个微晶体包含25层平面 2一基础面的碳原子； 3一表面的边缘碳原于； 4一缺陷
2.表面反应性
玻璃纤维表面有大量的物理吸附水和化学吸附水, 且化学吸附水与纤维表面作用后形成硅羟基;表 面Si-OH和表面碱性决定了其表面反应性. 由于在玻璃纤维的二氧化硅网络结构中含有 碱金属或碱土金属的离子D+，吸附到玻璃纤维 表面上的水与玻纤表面作用后将形成OH—，反 应如下：
3.5复合材料的界面设计与控制
复合材料的界面并不是一个单纯的几何 面，而是一个多元结构的过渡区域。界面区是从 与增强剂内部性质不同的某一点开始，直到与基 体内整体性质相一致的点间的区域。大量事实证 明，这一区域具有纳米级以上的厚度，也称界面 层(Interlayer)或界面相(Interphase)。界面相是 一种结构随增强材料而异，并与基体有明显差别 的新相。
玻璃纤维表面偶联作用的简化模型
玻璃纤维表面的反应性主要由表面明显的碱性和Si—OH所 决定。特别是Si—OH基团。具有一般活泼一OH基所具有的反 应性质。
3
碳纤维的表面虽然含有极少的可与树脂中的环氧基、羟 基等基团反应的含氧基团，但由于在未处理的碳纤维表 面，这些含氧基团的浓度很低，其反应点很稀少，对粘 结不可能作出很大贡献。故碳纤维，特别是高模量碳纤 维基本上是惰性表面;
γ：流体的表面张力 R：毛细管半径 h：毛细管中液体上升的高度 ρ：液体的密度 g：重力加速度
当θ<90°时，液体的浸透深度与毛细管半径R、自重ρg成反比，与 γcosθ成正比。当θ>90°时，则正好相反。
1
牛顿流体从一端封闭的裂纹流入时,其 流入深度可用下式表示
Z 2 K cos
表面处理新工艺新技术新材料
表面处理新工艺新技术新材料表面处理是一种对材料表面进行改性的工艺，通过运用新的工艺、技术和材料，可以实现对材料表面的改性和提升其性能。
随着科技的不断发展，新的工艺、新的技术和新的材料不断涌现，为表面处理领域带来了许多新的机遇和挑战。
新工艺为表面处理带来了更高的效率和更好的效果。
传统的表面处理工艺往往需要较长的处理时间和复杂的工艺流程，而新的工艺则能够通过改进和优化工艺流程，实现快速、高效的表面处理。
例如，激光表面处理技术可以在短时间内实现高能量密度的处理，提高材料表面的硬度和耐磨性。
另外，等离子体喷涂技术可以在较短时间内完成涂层的喷涂，提高涂层的附着力和耐腐蚀性能。
新技术为表面处理带来了更多的选择和可能。
随着纳米技术的发展，纳米表面处理技术成为了表面处理领域的热点。
纳米表面处理技术可以通过在材料表面形成纳米结构，改变材料的表面性质。
例如，纳米涂层技术可以在材料表面形成纳米尺度的涂层，提高材料的抗磨损性能和耐腐蚀性能。
另外，纳米溅射技术可以通过溅射纳米颗粒，改变材料的表面形貌和化学成分，实现对材料表面的精确控制。
新材料为表面处理带来了更多的可能性。
新材料具有独特的性能和结构，可以通过表面处理进一步提升其性能。
例如，高分子复合材料具有较好的机械性能和化学稳定性，在表面处理后可以进一步提高其耐磨损性和耐腐蚀性。
另外，纳米材料具有较大的比表面积和较好的尺寸效应，在表面处理后可以实现对材料表面的精确调控。
例如，纳米颗粒可以在材料表面形成纳米结构，提高材料的硬度和抗磨损性能。
新工艺、新技术和新材料为表面处理领域带来了许多新的机遇和挑战。
通过运用新的工艺、技术和材料，可以实现对材料表面的改性和提升其性能。
新工艺提高了表面处理的效率和效果，新技术拓宽了表面处理的选择和可能，新材料为表面处理带来了更多的可能性。
在未来的发展中，我们可以进一步挖掘和应用新的工艺、新的技术和新的材料，不断提升表面处理的水平和质量，为各行各业的发展做出更大的贡献。
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12
铬络合物无水时的结构式为： 铬络合物无水时的结构式为：
•其中，与铬配位的羧基必须为不 其中， 其中 饱和的， 为不饱和有机基团 为不饱和有机基团。 饱和的，R为不饱和有机基团。 •它是由不饱和有机酸与三价铬离 它是由不饱和有机酸与三价铬离 它是由 子形成的金属铬络合物。 子形成的金属铬络合物。
40
（3）迁移法 ）
就是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整 体掺和，在浸胶的同时将偶联剂施于玻璃纤维上， 体掺和，在浸胶的同时将偶联剂施于玻璃纤维上， 借处理剂从树脂胶液中到纤维表面的“迁移” 借处理剂从树脂胶液中到纤维表面的“迁移”作 用而与纤维表面发生反应， 用而与纤维表面发生反应，从而在树脂固化过程 产生偶联作用。 产生偶联作用。 适用范围：适用于填料与树脂不便于分开的体系。 适用范围：适用于填料与树脂不便于分开的体系。 用量一般不超过树脂量的1％。 注：用量一般不超过树脂量的 ％。 优点：工艺操作简便，能源消耗大大降低。 优点：工艺操作简便，能源消耗大大降低。
20
水解
在界面区 域： 缩合
21
22
玻璃纤维表面的有机硅单分子层示 意图
23
X基团：水解和聚合速度 基团： 基团
24
R基团 反应活性不同 基团: 基团
25
硅烷偶联剂的选用原则： 硅烷偶联剂的选用原则：
含双键的偶联剂适用聚酯和丙烯酸树脂， 含双键的偶联剂适用聚酯和丙烯酸树脂，对 环氧、 环氧、酚醛效果不明显 含环氧基团的对环氧树脂特别有效， 含环氧基团的对环氧树脂特别有效，因环氧 基能与羟基反应， 基能与羟基反应，又可与不饱和双键起加成 反应， 也适用于聚酯。 反应，故也适用于聚酯。 含氨基的适用于环氧、酚醛、聚酰胺、 含氨基的适用于环氧、酚醛、聚酰胺、三聚 氰胺， 氰胺，对聚酯有阻聚作用
玻璃纤维制备工艺示意图
5
6.1.1 玻璃纤维的表面处理技术
6.1.1.1 浸润剂 （1）浸润剂的作用 ） 使多根单丝集束成股， 使多根单丝集束成股，增加原纱的耐磨性和提 高抗拉强度，保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。 高抗拉强度，保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。
纺织型浸润剂
（2）浸润剂的种类 ）
26
3.新品种硅烷偶联剂 新品种硅烷偶联剂 （1）耐高温型硅烷偶联剂 ） 普罗德曼曾经做过试验并得出结论：含有带芳香结构 普罗德曼曾经做过试验并得出结论：含有带芳香结构 的硅烷偶联剂都是耐高温型硅烷偶联剂。 的硅烷偶联剂都是耐高温型硅烷偶联剂。 腈苯基 腈苯基 氨苯基
甲苯基 氯苯基 羧酸苯基
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重 量 损 失 %
14
沃兰处理剂与玻璃纤维表面的作用过程如下： 沃兰处理剂与玻璃纤维表面的作用过程如下：
（1） ）
15
（2） ）
16
（3） ）
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小结： 小结： 沃兰处理剂一端的活性基团水解后产 生的羟基能与玻璃纤维表面的硅醇基发生 缩水反应，从而在玻璃纤维表面形成 缩水反应，
Si O Cr
另一端则通过不饱和双键与合成树 脂中的活性基团发生化学反应， 脂中的活性基团发生化学反应，使表面 处理剂通过化学键合把玻璃纤维与合成 树脂有机地结合为一体。 树脂有机地结合为一体。
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（4）水溶性硅烷偶联剂 ）
这是一类新型的硅氧烷聚合物－硅烷化的多氮酰胺。 这是一类新型的硅氧烷聚合物－硅烷化的多氮酰胺。 商品牌号有Y-5922、Y-5986等。其结构式为： 商品牌号有 、 等 其结构式为：
它是一种水溶性偶联剂，在分子主链上含有硅氧烷功能 它是一种水溶性偶联剂， 基团和氨基反应活性基团，其效果与A-1100偶联剂相当。 偶联剂相当。 基团和氨基反应活性基团，其效果与 偶联剂相当
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（5）叠氮型硅烷偶联剂 ） 该类偶联剂的结构式为： 该类偶联剂的结构式为： 加热后可分解为： 加热后可分解为：
RSO3N:可插入 可插入C-H键中，或C=C双键 键中， 可插入 键中 双键 或芳香环体系中： 或芳香环体系中：
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这种偶联剂以1%的质量比加入到聚丙烯中，其制品 的质量比加入到聚丙烯中， 这种偶联剂以 的质量比加入到聚丙烯中 的弯曲强度可提高77%，拉伸强度可提高 ％。 的弯曲强度可提高 ，拉伸强度可提高65％。
18
2、有机硅烷类偶联剂 、
其一般结构通式为： 其一般结构通式为：RnSiX4-n R为有机基团，可与合成树脂作用形成化学键的 为有机基团， 为有机基团 活性基团， 代表氨基（－NH2)、巯基（－ ）、 代表氨基（－ （－SH）、 活性基团，R代表氨基（－ 、巯基（－ 乙烯基－ 乙烯基－CH=CH2、环氧基等。这些基团和不同的 、环氧基等。 基体树脂均具有较强的反应能力。 基体树脂均具有较强的反应能力。 X为易于水解的烷氧基，如甲氧基－OCH3、乙氧 为易于水解的烷氧基，如甲氧基－ 为易于水解的烷氧基 等水解后能与玻璃纤维表面作用。 基－OC2H5等水解后能与玻璃纤维表面作用。
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（3）阳离子型硅烷偶联剂 ） 在硅烷偶联剂中，如果 基团为带有 在硅烷偶联剂中，如果R基团为带有 阳离子的活性基团时， 阳离子的活性基团时，则为阳离子型 硅烷偶联剂。如商品牌号为Z-6032的 硅烷偶联剂。如商品牌号为 的 这类偶联剂，其化学结构式为： 这类偶联剂，其化学结构式为：
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•阳离子型硅烷偶联剂的优点： 阳离子型硅烷偶联剂的优点： 阳离子型硅烷偶联剂的优点 •通用性广；可溶于水和有机溶剂中，稳 通用性广；可溶于水和有机溶剂中， 通用性广 对空气和湿气都不敏感； 定、对空气和湿气都不敏感； •它除了具有一般水解硅烷的性质外，还 它除了具有一般水解硅烷的性质外， 它除了具有一般水解硅烷的性质外 同时具有阳离子表面活性剂的作用， 同时具有阳离子表面活性剂的作用，可 改善无机物在树脂中的分散性。 改善无机物在树脂中的分散性。
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39
（2）前处理法 ） 方法：适当改变浸润剂配方， 方法：适当改变浸润剂配方，将偶联剂加入到其 中，在拉丝过程中表面处理剂就被覆到玻璃纤维 表面上。 表面上。 与后处理法相比： 与后处理法相比： 它可省去复杂的处理工艺及设备，使用方便； 它可省去复杂的处理工艺及设备，使用方便； 避免了因热处理而造成的纤维强度损失。 避免了因热处理而造成的纤维强度损失。
聚酰亚 胺
聚苯并 咪唑
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（2）过氧化物型硅烷偶联剂 ）
南大-75（ND-75）：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷 南大 （ ）：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷 ）：
特点：偶联作用是通过过氧化物热裂解；偶联作用适用于 特点：偶联作用是通过过氧化物热裂解； 一大类相似或不相似物质之间的偶联。 一大类相似或不相似物质之间的偶联。 效果：随过氧基数目的增加而增加；引入不饱和双键可以 效果：随过氧基数目的增加而增加； 提高处理效果。 提高处理效果。
人工气候加速老化后的强度影响 1－沃兰处理 2－A－151处理 － － － 处理 3－A-172 处理 4－未处理 － －
8
处理剂对复合材料耐水性的改善有显著 的效果
各种处理方式对196＃不饱和聚酯玻璃钢水煮后弯曲强度保留率 各种处理方式对
9
何为偶联剂？
10
6.1.1.2 偶联剂及其作用机理
偶联剂分子两端通常含有性质不同的基团: 偶联剂分子两端通常含有性质不同的基团 一端的基团与增强体表面发生化学作用或 物理作用 另一端的基团则能和基体发生化学作用或 物理作用， 物理作用，从而使增强体和基体很好地偶 联起来 获得良好的界面粘结， 获得良好的界面粘结，改善了多方面的性 并有效地抵抗了水的侵蚀。 能，并有效地抵抗了水的侵蚀。
第六章 复合材料的界面处理技术
6.1 增强材料的表面处理技术 6.2 粉状颗粒的表面处理技术 6.3 金属基复合材料的纤维表面处理 6.4 基体材料的改性技术
1
1947年Johns Hopkins大学的 年 大学的Ralph K. Witt等 大学的 等 在一份写给海军军械局的“秘密” 在一份写给海军军械局的“秘密”报告中指 出，用烯丙基三乙氧基硅烷处理玻璃纤维而 制得的聚酯复合材料的强度为采用乙基三氯 硅烷处理玻璃纤维时的两倍。 硅烷处理玻璃纤维时的两倍。 1949年，美国空军与Bjorksten组织签订了一 年 美国空军与 组织签订了一 项合同（ ），旨在探索玻璃纤维处 项合同（AFTR6220），旨在探索玻璃纤维处 ）， 理剂对聚酯层压板湿强度性能的影响， 理剂对聚酯层压板湿强度性能的影响，对 2000种化合物做了筛选试验，其中最佳的， 种化合物做了筛选试验， 种化合物做了筛选试验 其中最佳的， 并且用今天的标准来衡量仍不失为佼佼者的 以乙烯基三氯硅烷和β-氯代烯丙醇的等摩尔 是以乙烯基三氯硅烷和 氯代烯丙醇的等摩尔 加成物为基础的非水剂型处理剂（ 加成物为基础的非水剂型处理剂（BJY）。 ）
13
主要的品种是甲基丙烯酸 主要的品种是甲基丙烯酸 氯化铬络合物。 氯化铬络合物。商品名称 沃兰（ ），它是一 ）， 是沃兰（Volan），它是一 种有机酸铬络合物， 种有机酸铬络合物，呈暗 绿色液体，有醇香味， 绿色液体，有醇香味，可 溶于水。它通常配成水、 溶于水。它通常配成水、 异丙酮的溶液， 异丙酮的溶液，该溶液是 酸性的， 酸性的，常用的是它的水 溶液。 溶液。
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6.1.1.3 偶联剂及其作用机理
当增强体为玻璃纤维时，按化学组成， 当增强体为玻璃纤维时，按化学组成，偶联剂主 要分为有机铬和有机硅两大类，此外还有钛酸酯。 要分为有机铬和有机硅两大类，此外还有钛酸酯。 1、有机酸氯化铬络合物（简称铬络合物）类偶联剂 、有机酸氯化铬络合物（简称铬络合物） 通常是碱式氯化铬与羧酸反应制得： 通常是碱式氯化铬与羧酸反应制得： 2Cr(OH)Cl2+RCOOH→ RCOOCr2(OH)Cl4+H2O →
增强型浸润剂
6
6.1.1.2 玻璃纤维表面处理的目的和意义
表面处理就是在增强体表面涂覆上表 面处理剂（ 面处理剂（包括浸润剂及一系列偶联剂和 助剂等物质） 助剂等物质） 有利于增强体与基体间形成一个良好 的粘结界面， 的粘结界面，从而达到提高复合材料各种 性能的目的。 性能的目的。