復(fù)合體系的界面結(jié)合特性本章要點(diǎn)掌握復(fù)合材料界ppt課件

1、4、復(fù)合體系的界面結(jié)合特性本章要點(diǎn)：1、掌握復(fù)合資料界面的構(gòu)成過程；2、掌握樹脂基復(fù)合資料的潤(rùn)濕實(shí)際、化學(xué)鍵實(shí)際、優(yōu)先吸附實(shí)際、防水層實(shí)際，了解可逆水解實(shí)際和摩擦實(shí)際；3、重點(diǎn)掌握樹脂基復(fù)合資料界面的破壞機(jī)理；4、重點(diǎn)掌握復(fù)合資料界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)；5、掌握界面分析技術(shù)。4、復(fù)合體系的界面結(jié)合特性本章將引見復(fù)合資料的結(jié)合特性。 4.1 復(fù)合資料界面構(gòu)成過程 復(fù)合資料中，加強(qiáng)體與基體間最終界面的獲得，普通分為兩個(gè)階段： 1、基體與加強(qiáng)體在一種組分為液態(tài)或粘流態(tài)時(shí)發(fā)生接觸或潤(rùn)濕的過程，或是兩種組分在一定條件下均呈液態(tài)或粘流態(tài)的分散、接觸及潤(rùn)濕過程；也可以是兩種固態(tài)組分在分散情況下以一定的條件發(fā)生物理及

2、化學(xué)變化構(gòu)成結(jié)合并看作為一種特殊潤(rùn)濕過程。這種潤(rùn)濕過程是加強(qiáng)體與基體構(gòu)成嚴(yán)密的接觸而導(dǎo)致界面良好結(jié)合的必要條件。2、液態(tài)粘流態(tài)組分的固化過程。要構(gòu)成復(fù)合資料加強(qiáng)體與基體間穩(wěn)定的界面結(jié)合，不論是何種資料金屬、非金屬、聚合物均必需經(jīng)過物理或化學(xué)的固化過程凝固或化學(xué)反響固化。 1 1、潤(rùn)濕過程；、潤(rùn)濕過程；2 2、固化過程。、固化過程。 這兩個(gè)過程往往是延續(xù)的，有時(shí)幾乎是同時(shí)進(jìn)展的，這兩個(gè)過程往往是延續(xù)的，有時(shí)幾乎是同時(shí)進(jìn)展的，對(duì)于在固態(tài)下制備的非金屬基或金屬基復(fù)合資料，往往難對(duì)于在固態(tài)下制備的非金屬基或金屬基復(fù)合資料，往往難以區(qū)分這兩個(gè)過程。以區(qū)分這兩個(gè)過程。 4.2 4.2 樹脂基復(fù)合資料的界面

3、構(gòu)造及界面實(shí)際樹脂基復(fù)合資料的界面構(gòu)造及界面實(shí)際4.2.1 4.2.1 樹脂基復(fù)合資料的界面構(gòu)造樹脂基復(fù)合資料的界面構(gòu)造 熱固性樹脂基體的固化反響是如何進(jìn)展的？熱固性樹脂基體的固化反響是如何進(jìn)展的？ 膠束膠粒：固化反響后，密度大的中心部位。膠束膠粒：固化反響后，密度大的中心部位。 膠絮：固化反響后，密度小的中心部位。膠絮：固化反響后，密度小的中心部位。 樹脂抑制層：在加強(qiáng)體外表構(gòu)成的有序樹脂膠束層。樹脂抑制層：在加強(qiáng)體外表構(gòu)成的有序樹脂膠束層。 構(gòu)造：類似膠束的高密度區(qū)、類似膠絮的低密度區(qū)。構(gòu)造：類似膠束的高密度區(qū)、類似膠絮的低密度區(qū)。 復(fù)合資料中界面區(qū)的作用使基體與加強(qiáng)體結(jié)合構(gòu)成資料整復(fù)合資

4、料中界面區(qū)的作用使基體與加強(qiáng)體結(jié)合構(gòu)成資料整體，并實(shí)現(xiàn)外力場(chǎng)作用下的應(yīng)力傳送。體，并實(shí)現(xiàn)外力場(chǎng)作用下的應(yīng)力傳送。 界面構(gòu)造：界面構(gòu)造：EgEg環(huán)氧樹脂的固化；加強(qiáng)體高外表能：內(nèi)部致密層環(huán)氧樹脂的固化；加強(qiáng)體高外表能：內(nèi)部致密層, ,外部松散層；外部松散層； 加強(qiáng)體低外表能：松散層；加強(qiáng)體低外表能：松散層； 延續(xù)纖維加強(qiáng)的樹脂基復(fù)合資料：界面微觀構(gòu)造與非延續(xù)延續(xù)纖維加強(qiáng)的樹脂基復(fù)合資料：界面微觀構(gòu)造與非延續(xù)纖維加強(qiáng)體一致。纖維加強(qiáng)體一致。1 1、固化劑誘發(fā)樹脂、固化劑誘發(fā)樹脂官能團(tuán)反響固化官能團(tuán)反響固化2 2、樹脂本身官能團(tuán)、樹脂本身官能團(tuán)進(jìn)展反響固化。進(jìn)展反響固化。 4.2.2 4.2.2 樹

5、脂基復(fù)合資料的界面結(jié)合實(shí)際樹脂基復(fù)合資料的界面結(jié)合實(shí)際 4.2.2.1 4.2.2.1 潤(rùn)濕實(shí)際潤(rùn)濕實(shí)際 指出：要使樹脂對(duì)加強(qiáng)體嚴(yán)密接觸，就必需使樹脂對(duì)加指出：要使樹脂對(duì)加強(qiáng)體嚴(yán)密接觸，就必需使樹脂對(duì)加強(qiáng)體外表很好地浸潤(rùn)。強(qiáng)體外表很好地浸潤(rùn)。 前提條件：液態(tài)樹脂的外表張力必需低于加強(qiáng)體的臨界前提條件：液態(tài)樹脂的外表張力必需低于加強(qiáng)體的臨界外表張力。外表張力。 結(jié)合方式：屬于機(jī)械結(jié)合與潤(rùn)濕吸附。結(jié)合方式：屬于機(jī)械結(jié)合與潤(rùn)濕吸附。 優(yōu)點(diǎn)：解釋了加強(qiáng)體外表粗化、外表積添加有利于提高優(yōu)點(diǎn)：解釋了加強(qiáng)體外表粗化、外表積添加有利于提高與基體樹脂界面結(jié)合力的現(xiàn)實(shí)。與基體樹脂界面結(jié)合力的現(xiàn)實(shí)。 缺乏：缺乏：a

6、 a、不能解釋施用偶聯(lián)劑后使樹脂基復(fù)合資料界、不能解釋施用偶聯(lián)劑后使樹脂基復(fù)合資料界面粘結(jié)強(qiáng)度提高的景象。面粘結(jié)強(qiáng)度提高的景象。 b b、證明偶聯(lián)劑在玻璃纖維、證明偶聯(lián)劑在玻璃纖維/ /樹脂界面上的偶聯(lián)效樹脂界面上的偶聯(lián)效果一定有部分或者是主要的不是由界面的物理吸附所提果一定有部分或者是主要的不是由界面的物理吸附所提供，而是存在著更為本質(zhì)的要素在起作用。供，而是存在著更為本質(zhì)的要素在起作用。 留意：?jiǎn)渭円詢烧邼?rùn)濕好留意：?jiǎn)渭円詢烧邼?rùn)濕好壞來斷定加強(qiáng)體與樹脂的壞來斷定加強(qiáng)體與樹脂的粘結(jié)效果是不全面的。粘結(jié)效果是不全面的。 4.2.2.2 4.2.2.2 化學(xué)鍵實(shí)際化學(xué)鍵實(shí)際 以為：基體樹脂外表的

7、活性官能團(tuán)與加強(qiáng)體外表的官以為：基體樹脂外表的活性官能團(tuán)與加強(qiáng)體外表的官能團(tuán)能起化學(xué)反響。因此樹脂基體與加強(qiáng)體之間構(gòu)成化學(xué)能團(tuán)能起化學(xué)反響。因此樹脂基體與加強(qiáng)體之間構(gòu)成化學(xué)鍵的結(jié)合，界面的結(jié)合力是主價(jià)鍵力的作用。偶聯(lián)劑正是鍵的結(jié)合，界面的結(jié)合力是主價(jià)鍵力的作用。偶聯(lián)劑正是實(shí)現(xiàn)這種化學(xué)鍵結(jié)合的架橋劑。實(shí)現(xiàn)這種化學(xué)鍵結(jié)合的架橋劑。 勝利之處：在偶聯(lián)劑運(yùn)用于玻璃纖維復(fù)合資料中得到很勝利之處：在偶聯(lián)劑運(yùn)用于玻璃纖維復(fù)合資料中得到很好運(yùn)用，也被界面研討的實(shí)驗(yàn)所證明。好運(yùn)用，也被界面研討的實(shí)驗(yàn)所證明。 偶聯(lián)劑在界面所起的作用：用偶聯(lián)劑在界面所起的作用：用Br2Br2破壞偶聯(lián)劑雙鍵，制破壞偶聯(lián)劑雙鍵，制品強(qiáng)

8、度下降。品強(qiáng)度下降。 局限性：局限性： a a、聚合物不具備活性基團(tuán)；、聚合物不具備活性基團(tuán)； b b、不具備與樹脂反響的基團(tuán)。、不具備與樹脂反響的基團(tuán)?？偨Y(jié)：對(duì)于復(fù)合體系的界面景象和構(gòu)造的解釋，不能單總結(jié)：對(duì)于復(fù)合體系的界面景象和構(gòu)造的解釋，不能單純以一種化學(xué)偶聯(lián)或單純以一種物理化學(xué)景象來解釋。純以一種化學(xué)偶聯(lián)或單純以一種物理化學(xué)景象來解釋。 假設(shè)潤(rùn)濕實(shí)際和化學(xué)鍵實(shí)際都存在時(shí)，以為化學(xué)偶聯(lián)假設(shè)潤(rùn)濕實(shí)際和化學(xué)鍵實(shí)際都存在時(shí)，以為化學(xué)偶聯(lián)作用應(yīng)是主要的，然后提高浸潤(rùn)性，那么效果最正確。作用應(yīng)是主要的，然后提高浸潤(rùn)性，那么效果最正確。 4.2.2.3 4.2.2.3 優(yōu)先吸附實(shí)際優(yōu)先吸附實(shí)際 提出

9、背景：解釋化學(xué)鍵不能解釋的景象。提出背景：解釋化學(xué)鍵不能解釋的景象。 當(dāng)玻璃纖維被偶聯(lián)劑覆蓋后，偶聯(lián)劑對(duì)樹脂中的某些組當(dāng)玻璃纖維被偶聯(lián)劑覆蓋后，偶聯(lián)劑對(duì)樹脂中的某些組分分“優(yōu)先吸附，這樣，改動(dòng)了樹脂對(duì)玻璃外表的浸潤(rùn)性。優(yōu)先吸附，這樣，改動(dòng)了樹脂對(duì)玻璃外表的浸潤(rùn)性。 以為：界面上能夠發(fā)生加強(qiáng)體外表優(yōu)先吸附樹脂中的某以為：界面上能夠發(fā)生加強(qiáng)體外表優(yōu)先吸附樹脂中的某些組分，這些組分與樹脂有良好的相容性，可以大大改善樹些組分，這些組分與樹脂有良好的相容性，可以大大改善樹脂對(duì)加強(qiáng)體的浸潤(rùn)；同時(shí)，由于優(yōu)先吸附作用，在界面上可脂對(duì)加強(qiáng)體的浸潤(rùn)；同時(shí)，由于優(yōu)先吸附作用，在界面上可以構(gòu)成所謂的以構(gòu)成所謂的“柔性

10、層，此柔性層，此“柔性層極能夠是一種欠固化柔性層極能夠是一種欠固化的樹脂層，它是的樹脂層，它是“可塑的，可以起到松弛界面上應(yīng)力集中的可塑的，可以起到松弛界面上應(yīng)力集中的作用，故可以防止界面粘脫。作用，故可以防止界面粘脫。 4.2.2.4 4.2.2.4 防水層實(shí)際防水層實(shí)際 提出背景：解釋玻纖經(jīng)偶聯(lián)劑處置后，濕態(tài)強(qiáng)度大提出背景：解釋玻纖經(jīng)偶聯(lián)劑處置后，濕態(tài)強(qiáng)度大大改善的景象。大改善的景象。 以為：清潔的玻璃外表是親水的，而經(jīng)偶聯(lián)劑處置以為：清潔的玻璃外表是親水的，而經(jīng)偶聯(lián)劑處置并覆蓋的外表變成疏水外表，該外表可以防止水的侵蝕并覆蓋的外表變成疏水外表，該外表可以防止水的侵蝕，從而改善復(fù)合資料濕態(tài)

11、強(qiáng)度。，從而改善復(fù)合資料濕態(tài)強(qiáng)度。 缺乏：實(shí)際與實(shí)踐有出入。缺乏：實(shí)際與實(shí)踐有出入。4.2.2.5 4.2.2.5 可逆水解實(shí)際可逆水解實(shí)際 亦稱為可形變層實(shí)際、減輕界面部分應(yīng)力實(shí)際。亦稱為可形變層實(shí)際、減輕界面部分應(yīng)力實(shí)際。 以為：在玻璃纖維加強(qiáng)的復(fù)合資料中，偶聯(lián)劑不是阻止以為：在玻璃纖維加強(qiáng)的復(fù)合資料中，偶聯(lián)劑不是阻止水分進(jìn)入界面，而是當(dāng)有水存在時(shí)，偶聯(lián)劑與水在玻璃外表水分進(jìn)入界面，而是當(dāng)有水存在時(shí)，偶聯(lián)劑與水在玻璃外表上競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合。上競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合。 1 1、產(chǎn)生排斥作用；、產(chǎn)生排斥作用； SiSiOHOH反響反響才干強(qiáng)于水才干強(qiáng)于水可以生成剛性較強(qiáng)的可以生成剛性較強(qiáng)的鍵與硅醇反響成原來鍵與硅醇

12、反響成原來鍵、或鍵斷裂后相對(duì)鍵、或鍵斷裂后相對(duì)滑移，構(gòu)成新鍵?；?，構(gòu)成新鍵。 2 2、由于這種動(dòng)態(tài)平衡，使界面上應(yīng)力松弛；、由于這種動(dòng)態(tài)平衡，使界面上應(yīng)力松弛； 3 3、這種鍵的構(gòu)成斷裂構(gòu)成的動(dòng)態(tài)結(jié)合形狀使樹脂、這種鍵的構(gòu)成斷裂構(gòu)成的動(dòng)態(tài)結(jié)合形狀使樹脂與加強(qiáng)體外表一直堅(jiān)持一定的粘合強(qiáng)度。與加強(qiáng)體外表一直堅(jiān)持一定的粘合強(qiáng)度。 勝利與局限：勝利與局限： 1 1、對(duì)熱固性樹脂、對(duì)熱固性樹脂/ /玻璃纖維復(fù)合資料界面系統(tǒng)的結(jié)合機(jī)玻璃纖維復(fù)合資料界面系統(tǒng)的結(jié)合機(jī)理能很好地解釋理能很好地解釋 2 2、對(duì)于柔性聚合物就不一樣了。、對(duì)于柔性聚合物就不一樣了。4.2.2.6 4.2.2.6 摩擦實(shí)際摩擦實(shí)際

13、以為：樹脂與加強(qiáng)體之間的粘結(jié)完全基于摩擦作用，加以為：樹脂與加強(qiáng)體之間的粘結(jié)完全基于摩擦作用，加強(qiáng)體與樹脂之間的摩擦系數(shù)決議了復(fù)合資料的強(qiáng)度。偶聯(lián)強(qiáng)體與樹脂之間的摩擦系數(shù)決議了復(fù)合資料的強(qiáng)度。偶聯(lián)劑的重要作用在于添加了樹脂基體與加強(qiáng)體之間的摩擦系劑的重要作用在于添加了樹脂基體與加強(qiáng)體之間的摩擦系數(shù)。數(shù)。作業(yè)：作業(yè)：1515、簡(jiǎn)述復(fù)合資料界面的構(gòu)成過程。、簡(jiǎn)述復(fù)合資料界面的構(gòu)成過程。1616、解釋潤(rùn)濕實(shí)際所包含的內(nèi)容，并指出其勝利之處與缺、解釋潤(rùn)濕實(shí)際所包含的內(nèi)容，并指出其勝利之處與缺乏之處。乏之處。1717、解釋化學(xué)鍵實(shí)際與優(yōu)先吸附實(shí)際，并指出其勝利之處、解釋化學(xué)鍵實(shí)際與優(yōu)先吸附實(shí)際，并指出其

14、勝利之處與缺乏之處。與缺乏之處。 4.3 4.3 非樹脂基復(fù)合資料的基體及界面構(gòu)造非樹脂基復(fù)合資料的基體及界面構(gòu)造4.3.1 4.3.1 晶態(tài)非樹脂基基體的構(gòu)造特性晶態(tài)非樹脂基基體的構(gòu)造特性 對(duì)金屬基及無機(jī)非金屬基復(fù)合資料，界面往往是指加對(duì)金屬基及無機(jī)非金屬基復(fù)合資料，界面往往是指加強(qiáng)體與基體接觸區(qū)間中化學(xué)成分有顯著變化、彼此構(gòu)成結(jié)強(qiáng)體與基體接觸區(qū)間中化學(xué)成分有顯著變化、彼此構(gòu)成結(jié)合、能傳送載荷作用的區(qū)域。合、能傳送載荷作用的區(qū)域。4.3.1.1 4.3.1.1 晶格的周期性晶格的周期性圖圖4.3 晶胞構(gòu)造晶胞構(gòu)造a 簡(jiǎn)單立方體簡(jiǎn)單立方體b 簡(jiǎn)單單斜立方體簡(jiǎn)單單斜立方體c 晶格原胞晶格原胞d

15、二維二維Bravais格子格子4.3.1.2 4.3.1.2 周期性周期性 晶系晶系單胞基矢特性單胞基矢特性Bravais格子格子備注備注三斜晶系三斜晶系abc 簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單三斜 單斜晶系單斜晶系abc ab，ac簡(jiǎn)單單斜簡(jiǎn)單單斜底心單斜底心單斜 正交晶系正交晶系abc，a、b、c相互垂直相互垂直簡(jiǎn)單正交簡(jiǎn)單正交底心正交底心正交體心正交體心正交面心正交面心正交 三角晶系三角晶系abc； +w E +w 水助長(zhǎng)裂紋的擴(kuò)張，除了減小水助長(zhǎng)裂紋的擴(kuò)張，除了減小和和ww外，還有兩外，還有兩方面的作用，就是外表腐蝕導(dǎo)致外表缺陷或產(chǎn)生微弱腐蝕方面的作用，就是外表腐蝕導(dǎo)致外表缺陷或產(chǎn)生微弱腐蝕產(chǎn)物，以及凝結(jié)

16、在裂紋頂端的水能產(chǎn)生相當(dāng)大的毛細(xì)壓力，產(chǎn)物，以及凝結(jié)在裂紋頂端的水能產(chǎn)生相當(dāng)大的毛細(xì)壓力，促進(jìn)纖維中原有微裂紋的擴(kuò)展，引起資料的破壞。促進(jìn)纖維中原有微裂紋的擴(kuò)展，引起資料的破壞。B3B3、界面蒙受、界面蒙受破壞破壞B4B4、水介質(zhì)還、水介質(zhì)還將促使微裂紋將促使微裂紋的開展的開展B5B5、資料的整、資料的整體破壞體破壞復(fù)合資料界面破壞機(jī)理的觀念：復(fù)合資料界面破壞機(jī)理的觀念：1、微裂紋破壞實(shí)際；、微裂紋破壞實(shí)際；都存在片面、不都存在片面、不完善的地方，往完善的地方，往往同時(shí)發(fā)生。往同時(shí)發(fā)生。2、界面破壞實(shí)際；、界面破壞實(shí)際；3、化學(xué)構(gòu)造破壞實(shí)際、化學(xué)構(gòu)造破壞實(shí)際4.5 4.5 復(fù)合資料界面優(yōu)化設(shè)計(jì)

17、復(fù)合資料界面優(yōu)化設(shè)計(jì) 復(fù)合資料界面優(yōu)化設(shè)計(jì)的含義是對(duì)復(fù)合資料界面相進(jìn)復(fù)合資料界面優(yōu)化設(shè)計(jì)的含義是對(duì)復(fù)合資料界面相進(jìn)展設(shè)計(jì)及控制，以使整體資料的綜合性能到達(dá)最優(yōu)形狀。展設(shè)計(jì)及控制，以使整體資料的綜合性能到達(dá)最優(yōu)形狀。 綜合思索，綜合思索，最大限制地最大限制地表達(dá)出整體表達(dá)出整體優(yōu)越性優(yōu)越性界面的功能：傳送應(yīng)力、粘結(jié)與脫粘。界面的功能：傳送應(yīng)力、粘結(jié)與脫粘。 復(fù)合資料界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的要素。復(fù)合資料界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的要素。 1 1、首先應(yīng)該留意資料的運(yùn)用要求；、首先應(yīng)該留意資料的運(yùn)用要求；2 2、彈性模量的設(shè)計(jì)；、彈性模量的設(shè)計(jì)； 3 3、界面的剩余應(yīng)力；、界面的剩余應(yīng)力； 4 4

18、、基體與加強(qiáng)體的相容性；、基體與加強(qiáng)體的相容性； 5 5、相間的動(dòng)力學(xué)效果；、相間的動(dòng)力學(xué)效果； 6 6、偶聯(lián)劑的性能。、偶聯(lián)劑的性能。 運(yùn)用要求運(yùn)用要求1 1、制品首先滿足的強(qiáng)度問題。、制品首先滿足的強(qiáng)度問題。2 2、制品的任務(wù)環(huán)境。、制品的任務(wù)環(huán)境。3 3、制品的消費(fèi)本錢、運(yùn)用壽命等。、制品的消費(fèi)本錢、運(yùn)用壽命等。EgEg、縱向強(qiáng)度、橫向強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等、縱向強(qiáng)度、橫向強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等EgEg、潮濕環(huán)境下、酸性環(huán)境下、堿性環(huán)境、潮濕環(huán)境下、酸性環(huán)境下、堿性環(huán)境下，紫外線多的環(huán)境下，要選擇相對(duì)應(yīng)的下，紫外線多的環(huán)境下，要選擇相對(duì)應(yīng)的樹脂。樹脂。EgEg、對(duì)于某些工程資料在滿足要求時(shí)盡量、對(duì)于

19、某些工程資料在滿足要求時(shí)盡量降低消費(fèi)本錢；降低消費(fèi)本錢；思索運(yùn)用年限等問題。思索運(yùn)用年限等問題。彈性模量的設(shè)計(jì)彈性模量的設(shè)計(jì)見解見解1 1、界面、界面相的模量該當(dāng)相的模量該當(dāng)介于加強(qiáng)體與介于加強(qiáng)體與基體之間；基體之間；見解見解2 2、保證、保證相當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)程相當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)程度下，界面相度下，界面相的模量該當(dāng)是的模量該當(dāng)是最低的；最低的；界 面 相界 面 相的 模 量的 模 量不 能 大不 能 大于 基 體于 基 體和 加 強(qiáng)和 加 強(qiáng)體 的 模體 的 模量。量。Why？高模量的界面首先破壞，起不到高模量的界面首先破壞，起不到傳送力的作用，且呵斥裂紋源，傳送力的作用，且呵斥裂紋源，構(gòu)成加強(qiáng)體的低應(yīng)力破

20、壞構(gòu)成加強(qiáng)體的低應(yīng)力破壞剩余應(yīng)力剩余應(yīng)力足夠注重足夠注重見解見解1 1、如何、如何減弱復(fù)合資料減弱復(fù)合資料界面的剩余應(yīng)界面的剩余應(yīng)力；力；見解見解2 2、如何、如何在資料中利用在資料中利用復(fù)合資料界面復(fù)合資料界面的剩余應(yīng)力；的剩余應(yīng)力；影響復(fù)影響復(fù)合資料合資料性能的性能的發(fā)揚(yáng)和發(fā)揚(yáng)和性能穩(wěn)性能穩(wěn)定定相容性相容性條件？條件？影響復(fù)影響復(fù)合資料合資料性能的性能的發(fā)揚(yáng)和發(fā)揚(yáng)和性能穩(wěn)性能穩(wěn)定定G 0保證加保證加強(qiáng)體及強(qiáng)體及基體充基體充分接觸分接觸先決條件先決條件各種各種外加外加劑的劑的運(yùn)用運(yùn)用動(dòng)力學(xué)效果動(dòng)力學(xué)效果潤(rùn)濕？潤(rùn)濕？潤(rùn)濕潤(rùn)濕程度程度思索思索1、相間浸潤(rùn)的熱力學(xué)效果2、相間浸潤(rùn)的動(dòng)力學(xué)效果判別潤(rùn)

21、判別潤(rùn)濕程度濕程度判別潤(rùn)判別潤(rùn)濕過程濕過程及如何及如何潤(rùn)濕潤(rùn)濕偶聯(lián)劑的性能偶聯(lián)劑的性能界面改界面改性劑性劑粘結(jié)基體和加強(qiáng)體的橋梁化 學(xué) 功 能物 理 功 能其他構(gòu)造要素作業(yè)：作業(yè)：1818、解釋界面破壞的能量流散概念，并闡明、解釋界面破壞的能量流散概念，并闡明其在界面破壞上的運(yùn)用。其在界面破壞上的運(yùn)用。1919、簡(jiǎn)述非樹脂基復(fù)合資料的界面類型分類。、簡(jiǎn)述非樹脂基復(fù)合資料的界面類型分類。2020、如何對(duì)復(fù)合資料界面進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計(jì)。、如何對(duì)復(fù)合資料界面進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計(jì)。 4.6 界面分析技術(shù) 復(fù)合資料的性質(zhì)與界面性質(zhì)嚴(yán)密相關(guān)，而界面性質(zhì)又取決于界面的結(jié)合形狀、微構(gòu)造特征以及應(yīng)力形狀。 AEM分析電鏡；

22、IR紅外光譜； XRDX光衍射； XFAX光熒光分析； ESCA光電子能譜； SEM掃描電鏡； TEM透射電鏡。 它們對(duì)表征偶聯(lián)劑的作用機(jī)理、界面層厚度、界面化學(xué)組成及化學(xué)構(gòu)造、微觀資料構(gòu)造、界面反響、微區(qū)形貌及破壞機(jī)理分析等可以提供大量有價(jià)值的信息，以此加深人們對(duì)復(fù)合資料界面的認(rèn)識(shí)。4.6.1 4.6.1 常規(guī)分析常規(guī)分析4.6.1.1 4.6.1.1 拔脫實(shí)驗(yàn)拔脫實(shí)驗(yàn) r2ufr2uf2rlcei2rlcei圖圖4.13 拔脫實(shí)驗(yàn)表示圖拔脫實(shí)驗(yàn)表示圖1 夾具；夾具；2模具；模具；3基體基體圖圖4.14 拉拔應(yīng)力與纖維埋入長(zhǎng)度的關(guān)系拉拔應(yīng)力與纖維埋入長(zhǎng)度的關(guān)系4.6.1.2 4.6.1.2

23、頂出法頂出法iiPf/2rPf/2r圖圖4.15 頂出實(shí)驗(yàn)表示圖頂出實(shí)驗(yàn)表示圖lcl_34cufild24.6.1.3 4.6.1.3 臨界長(zhǎng)度法臨界長(zhǎng)度法圖圖4.16 臨界纖維長(zhǎng)度法表示圖臨界纖維長(zhǎng)度法表示圖4.6.1.4 界面粘結(jié)能法822mffmEdEG圖圖4.17 測(cè)試界面粘結(jié)能的試樣測(cè)試界面粘結(jié)能的試樣1纖維；纖維；2基體；基體；3鉆孔鉆孔1.5mm4.6.1.5 4.6.1.5 力學(xué)性能測(cè)試方法力學(xué)性能測(cè)試方法 復(fù)合資料的層間剪切強(qiáng)度、橫向拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度復(fù)合資料的層間剪切強(qiáng)度、橫向拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能與界面粘結(jié)強(qiáng)度有關(guān)，可作為評(píng)價(jià)界面粘結(jié)強(qiáng)等力學(xué)性能與界面粘結(jié)強(qiáng)度有關(guān)，

24、可作為評(píng)價(jià)界面粘結(jié)強(qiáng)度的間接方法。度的間接方法。 剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度 橫向拉伸強(qiáng)度橫向拉伸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度4.6.24.6.2電子顯微鏡觀測(cè)法電子顯微鏡觀測(cè)法4.6.2.1 4.6.2.1 加強(qiáng)資料外表形貌分析加強(qiáng)資料外表形貌分析 加強(qiáng)資料的外表形貌直接或間接影響界面結(jié)合性能。加強(qiáng)資料的外表形貌直接或間接影響界面結(jié)合性能。4.6.2.2 4.6.2.2 復(fù)合資料的斷面形貌分析復(fù)合資料的斷面形貌分析 可判別復(fù)合資料界面粘結(jié)強(qiáng)度和破壞機(jī)理?？膳袆e復(fù)合資料界面粘結(jié)強(qiáng)度和破壞機(jī)理。EgEg：斷面上被拔出的纖維外表光滑：破壞時(shí)界面脫粘；：斷面上被拔出的纖維外表光滑：破壞時(shí)界面脫粘； 斷面上被拔出的纖

25、維外表粘附有基體樹脂：界面粘結(jié)斷面上被拔出的纖維外表粘附有基體樹脂：界面粘結(jié)強(qiáng)度高，破壞發(fā)生在基體中。強(qiáng)度高，破壞發(fā)生在基體中。4.6.3 4.6.3 紅外光譜與拉曼光譜法紅外光譜與拉曼光譜法 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為2 250m50m區(qū)間的波譜稱紅外光譜，當(dāng)試樣吸收區(qū)間的波譜稱紅外光譜，當(dāng)試樣吸收紅外區(qū)的光量子后，由于量子能量較小，不會(huì)破壞化學(xué)鍵，紅外區(qū)的光量子后，由于量子能量較小，不會(huì)破壞化學(xué)鍵，而只引起鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此紅外光譜是分子鍵的振轉(zhuǎn)而只引起鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此紅外光譜是分子鍵的振轉(zhuǎn)光譜。各種化學(xué)官能團(tuán)有其特定的紅外吸收波數(shù)范圍，可光譜。各種化學(xué)官能團(tuán)有其特定的紅外吸收波數(shù)范圍，可根據(jù)紅外

26、吸收光譜上特征峰的位置來鑒別官能團(tuán)的存在，根據(jù)紅外吸收光譜上特征峰的位置來鑒別官能團(tuán)的存在，進(jìn)而推測(cè)試樣的構(gòu)造。進(jìn)而推測(cè)試樣的構(gòu)造。4.6.4 X4.6.4 X射線衍射法射線衍射法 X X射線衍射法多用于分析加強(qiáng)資料外表的晶相構(gòu)造。射線衍射法多用于分析加強(qiáng)資料外表的晶相構(gòu)造。 當(dāng)一束單色當(dāng)一束單色X X射線入射到晶體時(shí)，由于晶體是由原子射線入射到晶體時(shí)，由于晶體是由原子有規(guī)那么陳列成的晶胞所組成，而這些有規(guī)那么陳列的原有規(guī)那么陳列成的晶胞所組成，而這些有規(guī)那么陳列的原子間間隔與入射子間間隔與入射X X射線波長(zhǎng)具有一樣數(shù)量級(jí)，故由不同原射線波長(zhǎng)具有一樣數(shù)量級(jí)，故由不同原子散射的子散射的X X射線

27、相互關(guān)涉疊加，可在某些特殊方向上產(chǎn)生射線相互關(guān)涉疊加，可在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)的強(qiáng)的X X射線衍射。射線衍射。 4.6.5 4.6.5 光電子能譜光電子能譜(ESCA)(ESCA)分析法分析法 光電子能譜是表征外表化學(xué)組成和構(gòu)造的有效方法，光電子能譜是表征外表化學(xué)組成和構(gòu)造的有效方法，其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是： (1) (1)可對(duì)外表附近可對(duì)外表附近5nm5nm深度進(jìn)展分析；深度進(jìn)展分析； (2) (2)靈敏度高；靈敏度高； (3) (3)可獲得除可獲得除H H、HeHe等輕元素外的各種元素及化學(xué)鍵形狀等輕元素外的各種元素及化學(xué)鍵形狀的信息；的信息； (4) (4)測(cè)試時(shí)間短，不破壞試樣。測(cè)試時(shí)間短

28、，不破壞試樣。 1 1、Langmuir-Blodgett Langmuir-Blodgett 安裝安裝 可用于測(cè)定多種雙親性染料可用于測(cè)定多種雙親性染料分子、生物分子、聚合物等不容分子、生物分子、聚合物等不容性單分子膜的性單分子膜的-A-A曲線、曲線、A-tA-t曲曲線、線、-t-t曲線，分析膜在空氣曲線，分析膜在空氣- -水界面上的相態(tài)變化和穩(wěn)定性。水界面上的相態(tài)變化和穩(wěn)定性。 用于垂直提拉法、亞相降低用于垂直提拉法、亞相降低法等組裝多種不同構(gòu)造的有序分法等組裝多種不同構(gòu)造的有序分子膜。子膜。 以單分子層為膜板制備金屬、以單分子層為膜板制備金屬、半導(dǎo)體、納米粒子、誘導(dǎo)生物礦半導(dǎo)體、納米粒子

29、、誘導(dǎo)生物礦物質(zhì)的成核結(jié)晶。物質(zhì)的成核結(jié)晶。 2 2、OMNISORP100-CX OMNISORP100-CX 自動(dòng)氣體吸附儀自動(dòng)氣體吸附儀 美國(guó)美國(guó)COULTERCOULTER公司產(chǎn)公司產(chǎn)OMNISORP100-CX OMNISORP100-CX 自自動(dòng)氣體吸附儀動(dòng)氣體吸附儀, , 是一高準(zhǔn)確度和分辨率的氣是一高準(zhǔn)確度和分辨率的氣體 吸 附 安 裝 。 其 主 要 性 能 如 下 ：體 吸 附 安 裝 。 其 主 要 性 能 如 下 ：1 1測(cè)定各種氣體測(cè)定各種氣體N2N2、H2H2、NH3NH3、COCO、CO2CO2、CH4CH4或蒸汽或蒸汽(H2O (H2O 、CH3OHCH3OH、

30、CH3CHCH3CH等等) )在各種在各種固體物質(zhì)上的吸附和解吸等溫線。固體物質(zhì)上的吸附和解吸等溫線。2 2用于測(cè)定物理吸附和物理吸附數(shù)據(jù)的分析，用于測(cè)定物理吸附和物理吸附數(shù)據(jù)的分析，表征固體物質(zhì)的吸附特性、固體樣品的比外表征固體物質(zhì)的吸附特性、固體樣品的比外表和空隙率分布。表和空隙率分布。3 3用于測(cè)定化學(xué)吸附和化學(xué)吸附數(shù)據(jù)分析，用于測(cè)定化學(xué)吸附和化學(xué)吸附數(shù)據(jù)分析，表征樣品外表負(fù)載金屬的外表積，吸附單層表征樣品外表負(fù)載金屬的外表積，吸附單層的容量和金屬的分散度。的容量和金屬的分散度。4 4該儀器一旦開場(chǎng)測(cè)定程序，那么全自動(dòng)運(yùn)該儀器一旦開場(chǎng)測(cè)定程序，那么全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 3.Krss-K12

31、3.Krss-K12 程序界面張力儀程序界面張力儀 由瑞士由瑞士Krss Krss 公司設(shè)計(jì)消公司設(shè)計(jì)消費(fèi)的，可用來測(cè)定溶液的外表張費(fèi)的，可用來測(cè)定溶液的外表張力、液力、液/ /液界面張力、兩親分子液界面張力、兩親分子的臨界聚集濃度以及液體在固體的臨界聚集濃度以及液體在固體外表上的接觸角和吸附量、混合外表上的接觸角和吸附量、混合外表活性劑的協(xié)同效應(yīng)、液體密外表活性劑的協(xié)同效應(yīng)、液體密度等。此儀器廣泛運(yùn)用于化學(xué)、度等。此儀器廣泛運(yùn)用于化學(xué)、生物、資料、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物、資料、醫(yī)藥等領(lǐng)域。 丈丈量方法主要包括吊環(huán)法和吊片法。量方法主要包括吊環(huán)法和吊片法。 4.4.激光光散射儀激光光散射儀 經(jīng)過動(dòng)態(tài)

32、光散射的方法可以經(jīng)過動(dòng)態(tài)光散射的方法可以丈量大分子和膠體粒子的流膂力丈量大分子和膠體粒子的流膂力學(xué)半徑分布情況；經(jīng)過靜態(tài)光散學(xué)半徑分布情況；經(jīng)過靜態(tài)光散射的方法可丈量高聚物的重均分射的方法可丈量高聚物的重均分子量子量MW(weight averaged MW(weight averaged molecular mass)molecular mass)，均方根旋轉(zhuǎn)，均方根旋轉(zhuǎn)半徑半徑RgRgradius of gyrationradius of gyration和第二維里系數(shù)和第二維里系數(shù)A2(second A2(second osmotic virial coefficient)osmotic

33、 virial coefficient)。該儀器可測(cè)粒子大小為幾個(gè)該儀器可測(cè)粒子大小為幾個(gè)nmnm至至1m1m，并具有不破壞體系原有形，并具有不破壞體系原有形狀的特征，因此在高分子與膠體狀的特征，因此在高分子與膠體化學(xué)，資料科學(xué)，生命科學(xué)等方化學(xué)，資料科學(xué)，生命科學(xué)等方面都得到廣泛運(yùn)用。面都得到廣泛運(yùn)用。 5.5.小角小角X X射線散射儀射線散射儀 小角小角X X射線散射射線散射Small Angle X-Small Angle X-ray Scatteringray Scattering簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SAXSSAXS，適宜在，適宜在相對(duì)較低分辨率下表征非晶資料的構(gòu)相對(duì)較低分辨率下表征非晶資料的構(gòu)造特征，是目前國(guó)際前沿領(lǐng)域造特征，是目前國(guó)際前沿領(lǐng)域“軟物質(zhì)軟物質(zhì)納米構(gòu)造資料研討的強(qiáng)有力工具。納米構(gòu)造資料研討的強(qiáng)有力工具。 SAXS SAXS通常測(cè)定尺寸為通常測(cè)定尺寸為1-1000nm1-1000nm數(shù)量級(jí)范圍膠體范圍的數(shù)量級(jí)范圍膠體范圍的構(gòu)造特征，即特別適宜于納米尺度微觀構(gòu)造的研討。構(gòu)造特征，即特別適宜于納米尺度微觀構(gòu)造的研討。 研討領(lǐng)域涉及化學(xué)、化工、資料科學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)藥研討領(lǐng)域涉及化學(xué)、化工、資料科學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、凝聚態(tài)物理等多學(xué)科。研討對(duì)象包括具