聚合物复合材料界面粘合理论研究进展.pdf

仲恺农业技术学院学报, 20( 2) : 62~ 65, 2007 Journal of Zhongkai University of Agriculture and Technology 文章编号: 1006- 0774( 2007) 02- 0062- 04 收稿日期: 2006- 11- 11 基金项目: 广东省自然科学基金 ( 5300977) 资助项目. 作者简介: 严志云 ( 1963- ) , 湖南益阳人, 副教授, 博士. 聚合物复合材料界面粘合理论研究进展 严志云, 石虹桥, 梁世强, 凌育赵, 陆益民 (仲恺农业技术学院 化学与化工系, 广东 广州 510225) 摘要 : 文章对聚合物复合材料界面粘合理论的研究进展进行了综述, 认为各种理论均有一定的合理性及局限性, 而在实际的复合材料中, 其界面情况要比理论复杂得多, 只有灵活运用各种粘接理论, 才可加深对界面的理解. 同时, 文章对粘合理论的研究前景和发展方向进行了展望. 关键词: 聚合物; 复合材料; 界面; 粘合 中图分类号: TQ330 1+ 6 文献标识码: A Progress of study on the interfacial adhesion of polymer composites YAN Zhi yun, SHI Hong qiao, LIANG Shi qiang, LING Yu zhao, LU Yi min ( Department of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongkai University of Agriculture and Technology , Guangzhou 510225, China) Abstract: The interfacial adhesion theory of polymer composites was introduced. Various theories to explain interface were reasonable and limited. In composite material, the actual interface was much more complicated than theory one. Flexibility of using various bonding mechanism should deepen the understanding of the inter face. Meanwhile the foreground and the development direct ion in the research of the mterfacial adhesion theory were prospocted. Key words: polymer; composites; interface; adhesion 聚合物复合材料如橡胶复合材料的性能除了与橡胶基体和增强材料 (纤维、粉体等) 性质密切相关 外, 其界面性质也有至关重要的影响[ 1 4] . 大量研究[ 5 7]表明, 由多种组分组成的复合材料的性能, 并不 是各单一组分性能的简单加和, 而是一种非线性的关系, 良好的复合材料会产生 1+ 1 2的协同效应, 具 有各单一组分所不具备的特性. 在复合材料整体中, 各组分既起着各自的独立作用, 但又是相互依存的, 这种相互依存关系是由组成复合材料的各组分之间的界面体现的. 例如, 界面上的化学效应引起各组分 间的化学反应, 形成新的界面层. 因此, 聚合物复合材料界面性质的研究在高分子及材料科学领域越来 越受到重视[ 8 9] . 橡胶制品大多是将橡胶与金属、陶瓷、纤维等通过粘合而制成的复合材料, 如轮胎、胶带、防震避 震橡胶以及其他诸多工业橡胶制品皆如此. 因此, 橡胶与这些骨架材料的粘合技术及理论可以说是橡胶 工业中的一项重要基础技术. 粘合是两个不同材料间通过界面紧密地结合在一起, 并可通过界面传递机械力或功的状态. 把两个 界面结合在一起的界面力可以是范德华力、化学键、机械互锁、静电吸引或以上几种力协同作用的结 果 [ 10] . 一般认为, 材料间的界面是一个至少有几个分子层厚的多层结构, 该界面层由材料的表面层以及 材料相互作用而深入到内部一定厚度的区域组成 (图 1) . 粘合体系的机械强度不仅取决于界面力, 还取 决于界面区以及材料本体相的机械强度. 橡胶基体与增强材料在结构上有很大差异, 因此其在化学性质和物理性能上不甚相容, 其界面并不 是简单的几何面, 不存在截然的分界面, 而是包含着两相逐步过渡区域的三维界面[ 8, 12] . 界面区的化学组