热塑性碳纤维复合材料界面研究.pdf

·56 · 高 　　分 　　子 　　通 　　报 2004 年 10 月 热塑性碳纤维复合材料界面研究 1 2 林志勇 , 曾汉民 ( 1 华侨大学材料科学与工程学院 , 泉州 　362011 ; 　2 聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室 ,广州 　510275) 　　摘要 :综述了热塑性碳纤维复合材料界面研究的新进展 。指出由于热塑性复合材料基体树脂 是高聚物 ,熔体粘度很大 ,很难均匀地分布在增强纤维之中并与纤维形成 良好浸渍 ,存在界面结合 不良的问题 ,因此对其界面优化设计要有一个新的认识 。界面上没有化学键结合 ,界面结合不 良, 但只靠短化学键的连接 ,界面结合也不良,必须有一个强韧结合的界面 , 既有强结合又具有界面松 弛能力 , 同时又能与高聚物基体融合的界面缓冲层的优化设计 。对于 Plueddemann 偶联剂的概念中 偶联剂“必须成为树脂的一部分”,作者认为最好的方法是就是树脂本身 , 即它既与纤维化学键键 合 ,又与树脂良好相容 ,界面匹配 ,这将是热塑性复合材料界面层设计的一种新方法 。 　　关键词 :热塑性 ; 碳纤维复合材料 ; 界面匹配设计 引言 热塑性纤维复合材料可以直接在温度和压力作用下模压或挤出、注射等快速成型 ,具有制造周 期短 ,制品断裂伸长率较大 ,吸水性小 ,损伤容易修补 、零部件之间的连接可以采用各种焊接方法 , 且其废料和边角料可回收使用等优点 。高性能的热塑性树脂具有较高的热形变温度 ,有的可高于 γ 260 ℃,而且还可以在成型后采用电子束 、射线 、等离子体辐射等方法使它们交联 ,从而进一步提 高其耐热性 。因此上个世纪 70 年代开始 ,热塑性纤维复合材料的研究便引起人们的广泛重视 。围 ( ) 绕着如何提高纤维复合材料性能方面 ,人们从以下四个方面开展了大量的研究工作 : 1 合理的复 合工艺 ; (2) 纤维的合成与选择 ; (3) 高性能树脂的发展 ; (4) 界面层与界面层设计[ 1] 。在固定了纤维 与基体的体系中 ,界面层的作用便显得非常重要 。 1 　界面层的提出与研究 纤维复合材料有机地结合了纤维和基体材料的优点 ,外界的载荷通过基体与纤维界面的剪切 作用而传递给纤维 ,纤维承担起主要的载荷 ,使复合材料整体呈现出高强度 、高模量的特征[2 ,3 ] 。在 ( ) 纤维增强树脂基复合材料中 ,界面层在复合材料中所占的比例很大 ,纤维 5～7 cm 复合材料每 100 3 6 2 cm 体积中 ,界面面积为 3～7 ×10 cm , 因此研究纤维与基体之间应力传递桥梁的界面作用 ,研究 界面层优化设计及其与复合材料性能之间的关系 ,即复合材料界面工程 ,是复合材料研究的一个重 要领域 ,其重要性也得到了广泛的承认[4 ] 。 ( ) ( ) 基金项 目: 国家自然科学基金 ;福建省自然科学基金 E9910023 ,E0110023 ,E0210022 和聚合物复合材料及 (