复合材料的界面处理技术

①后处理法： 使用纺织型浸润剂的玻璃纤维及制品，在使用前原则 上都采用此法处理。目前普遍采用的一种方法。
处理方法：分两步：（对于“纺织型浸润剂”） 首先除去浸润剂. a、洗涤法:在皂水或有机溶液中清洗，然后烘干。 b、热处理法：（250℃～450℃） 1h。 第二步用表面处理剂处理（要求产品质量较高时）， 处理步骤为: 浸渍－水洗－烘干
按化学组成，偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两 大类，此外还有钛酸酯等。
(1)有机酸氯化铬络合物类偶联剂 有机酸氯化铬络合物简称铬络合物，这类络合物 通常是用碱式氯化铬与羧酸反应而制得。 2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O 这类铬络合物无水时的结构式为：
沃兰(Vo1an)，结构式为 ：
6.1.1.4
玻璃纤维表面处理方法及影响因素
处理意义：我们知道复合材料的性能不仅与树脂、 纤维的性质与含量有关，而且在很大程度上取决于二 者的结合状况。表面处理（包含界面处理），就是在 玻璃纤维表面涂一层叫做“表面处理剂”的物质，使 纤维与树脂能牢固地结合，以达到提高玻璃钢性能的 目的。
后处理法 (1)玻璃纤维表面处理方法 前处理法 迁移法
6.1.1.3 偶联剂的品种及其应用范围 偶联剂能有效地提高玻璃纤维与树脂基体的粘结强度， 所以，国内外都进行了大量的研究工作。目前国内生产的 常用偶联剂有沃兰、 A—151 、 KH—550 、 KH—560 、 ND— 42、B—201、B—202等。经每种偶联剂处理后的玻璃纤维， 都有自己相应的树脂基体适用范围。 Eg: 1)、KH—570对不饱和聚配树脂处理效果最好； 2 ）、 A—151 、A—172对 1 ，2 －聚丁二烯树脂和丁苯树脂 最有效； 3）、KH—560对环氧树脂最好； 4）、KH—550对酚醛树脂、聚酰亚胺效果最好； 5）、沃兰处理的玻璃纤维对大部分树脂都有较好效果， 且价格便宜，是一种最常用的偶联剂。
R基团与树脂基体的作用机理： 以R基团为乙烯基—CH＝CH2与不饱和聚酯树脂中的不饱 和双键的反应为例：
(3)新品种硅烷偶联剂 硅烷偶联剂是偶联剂中最重要的一大类型，除了目前已广泛 应用的几十种外，近来又开发了许多新的品种，下面介绍主 要的几个品种。 ①耐高温型硅烷偶联剂
②过氧化物型硅烷偶联剂 特点：一是偶联作用的获得是通过过氧化物热裂解， 而不是通过烷氧基团的水解；二是偶联作用不局限于玻 璃纤维增强塑料，而是适用于一大类相似或不相似物质 之间的偶联。
③阳离子型硅烷偶联剂 阳离子硅烷，除了具有一般水解型硅烷的性质外， 还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。
④水溶性硅烷偶联剂 其化学名称为二聚氮什酰胺基三甲氧基硅烷。它是一 种水溶性偶联剂，在分子主链上含有硅氧烷功能基团和氨 基反应活性基团，其效果与A-偶联剂相当。
⑤叠氮型硅烷偶联剂
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③迁移法 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，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，从而 在树脂固化过程中产生偶联作用。 迁移法常与前处理法结合使用。 迁移法比较适用于填料与树脂不便于分开的体系.
一般来说，迁移法处理的效果较前两种方法稍差
②前处理法 是适当改变浸润剂配方，使之既能满足拉丝、退并、 纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂基体对玻璃纤维的浸 润和粘结。将偶联剂加入到上述的浸润剂中，在拉丝过程 中表面处理剂就被覆到玻璃纤维表面上。 用这种被覆了增强型浸润剂的纤维织成的玻璃布称为 前处理布。 与后处理法比较 ： 1）、不需再做任何处理而可以直接应用 ； 2）、可省去复杂的处理工艺及设备，使用方便 ； 3）、避免了因热处理而造成的纤维强度损失，是比较 理想的处理方法； 缺点： 既要有处理效果，又要同时满足纺织工艺，和树脂基 体要有良好的浸润以及满足制作玻璃钢各道工序的要求， 是一个比较复杂的综合技术问题。
有机硅烷是一类品种很多，效果也很显著的表面处理 n＝1，2，3 绝 剂，其一般结构通式为：RnSiX4-n 大多数n＝1 X基团与玻璃纤维表面的作用机理： 硅烷偶联剂处理玻璃纤维通常经历四个阶段： ①开始时在偶联剂Si上的三个不稳定的x基团发生水解； ②随后缩合成低聚体； ③这些低聚体与基质表面上的-OH形成氢键; ④最后在干燥或固化过程中与基质表面形成共价键并 伴随着少量的水。
沃兰是一种有机酸铬络合物，它通常配成水、异丙醇 或丙酮的溶液，该溶液是酸性的，一般是暗绿色，常用的 是它的水溶液。
沃兰处理剂与玻纤表面的作用可用如下过程表示：
R 为有机基团，是可与合 成树脂作用形成化学键的 活性基团 , 如不饱和双键、 (2)有机硅烷类偶联剂 环氧基、氨基等；
X为易水解的基 团，如甲氧基、 乙氧基等。
复合材料的界面处理技术
为了获得好的界面粘结，通常要对增强材料的表面 进行有针对性的处理，以改善其表面性能，获得与基体 的良好界面粘结。 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 6.1.1.1 玻璃纤维表面处理的目的和意义 所谓表面处理，就是在增强体表面涂覆上一种称为 表面处理剂的物质，这种表面处理剂包括浸润剂及一系 列偶联剂和助剂等物质，它有利于增强体与基体间形成 一个良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能 的目的。
图6.1 自然环境曝晒后的强度影响 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的强度影响 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 偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子两端通常 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，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，改善了多方面的性能，并有效地 抵抗了水的侵蚀。