【环氧板】界面作用机理

环氧板材料是一种由基体、增强体和界面组成的多相材料，其性能取决于基体、增强体和界面。界面是产生环氧板效应的根木原因。界面层使基体与增强体形成个整体， 并通过它传速应力。若增强体与基体的相容性不好，界面不完整，则应力的传递面仅为增强体总面积的一部分，增强体没有得到充分利用。因此，为使环氧板材料具有较高的性能，就需具有完整的在结构环氧板材料中，界面对力学性能的作用尤为显著。界面结合牢固，不仅提高纤维环氧板材料的纵向拉伸强度，还可提高横向和层间的拉伸强度与剪切强度、拉伸模量与剪切模量。但陶瓷和玻璃纤维的韧性差，如果界面很脆，断裂应变很小而强度很大，则纤维的断裂可能引起裂纹沿垂直于纤维方向扩展，诱发相邻纤维相继断裂，导致这种环氧板材料的韧性很差。如果界面结合较弱，则纤维断裂引起的裂纹可以改变方向沿界面扩展，遇到纤维缺陷或薄弱环节，裂纹再次穿过纤维，继续沿界面扩展，形成曲折的扩展路径，这就需要消耗较多的断裂功。因此，如果基体和界面的断裂应变均较低时，应适当减弱界面强度可提高环氧板材料的断裂韧性。
界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理，目前的理论有多种，最重要的是第一一种理论，其他理论都还需进一步完善。

1)环氧板浸润吸附理论
该理论是Zisman于1963年提出的，认为如果增强体能被液态基体充分浸润，不留空院， 则界面结合强度将高于基体的内聚强度，否则在界面产生空院， 成为应力集中区，引发裂纹中由41.4节界面润湿性讨论可知，热力学分析仅能说明表面结合的内在因素，表示结合的可能性，这里没有时间概念，而动力学能反映实际界面结合的外界的影响，表明结合过程的速度问题。因此，嘴同时考虑界面结合的热力学和动力Zisman于1963年提出了产生良好界面结合的两个基本条件。现一般纤维表面上 80%的孔径在30om以下，而树脂分子的尺寸约在100mm左右，同时黏度也较大，浸渍固化的时间也不可能很长，因此，表面上这些不能被树脂填充的孔反而成了应力集中的部位和界面脱黏的缺陷。
2)化学键理论
化学键理论认为要使两相之间实现有效结合，两相表面应含有能发生化学反应的活性官 能团，通过它们的化学反应以化学键结合形成界面(见图45 ())如果两相间不能直接进行化学反应形成化学键，也可加入偶联剂，通过偶联剂的桥梁作用以化学键相互结合。注意:有些现象难以用化学键理论进行解释。如有些偶联剂不含有与基体树脂起反应的基团，却有较好的处理效果。按化学键理论，基体与增强体之间只需要单分子层的偶联剂就可以了，实际上偶联剂在增强体表面上不是单分子层而是多分子层。娘主文会输西玉.地站断马

3) 环氧板物理吸附理论
该理论认为纤维与树脂基体之间的界面结合是靠机械咬合和基于次价键作用的物理吸附。偶联剂的作用主要是增加基体与纤维表面间的浸润。该理论也存在不足，因为一些实验表明偶联剂的作用未必一定能增加树脂对增强体的浸润，甚至适得其反。

4) 环氧板过渡层理论
该理论认为在增强体与基体间形成一过渡层， 以缓解松弛基体与增强体在成型过程中因膨胀系数的差异引起的界面残余应力，该理论又称变形层理论。难以解释的是，用传统的处理方法，界面上的偶联剂数量不足以满足应力松弛的需求。因此，在该理论的基础上又提出了"有限吸附”理论和“柔性层”理论，即认为塑性层不仅由偶联剂，而且还由优先吸附形成的柔性层组成，柔性层的厚度与偶联剂在界面区的数量有关。该理论对石墨纤维增强聚合 物环氧板材料比较适合。经早发员，粥 不t组帕满义进井面界更会式迎余刘坤玉蒋业面界头

5) 环氧板拘束层理论
该理论认为界面区的弹性模量介于树脂基体和增强体之间时，则可很均匀地传递应力。吸附在硬质增强体上的聚合物基体比其本体更加聚集和紧密，且聚集密度随着离界面区的距离增加而减小，这样在增强体与基体之间就形成了一个模量从高到低的梯度减小的过渡区。由于该理论缺乏必要的实验依据，接受者不多。

6）环氧板扩散层理论
该理论是Borozncui首先提出的，认为聚合物的相互黏结是由于表面上的大分子相互扩散形成的。两相的分子链相互扩散、渗透、缠结形成了界面层。扩散过程与分子链的分子量、柔性、温度、溶剂等因素有关。相互扩散实际上是界面中发生互溶，黏结的两相之间的界面消失，变成一个过渡区，因此对其黏结强度有利。当两种聚合物的溶解度参数接近时，就容易发生互溶和扩散，得到较高的黏结强度。该理论也存在不足，因为聚合物与无机物间不会发生界面扩散、互溶等现象，扩散理论就不能解释该种材料的黏结现象。

7)环氧板减弱界面局部应力作用理论
该理论认为基体与增强体纤维之间的处理剂提供了一-种具有“自愈能力”的化学键。在载荷作用时，它处于不断形成与断裂的动态平衡状态。低分子物质(主要是水)的应力浸蚀使界面区的化学键断裂，而处理剂在应力作用下能沿增强体表面滑移，使已断裂的化学键愈合，而此时应力得到松弛，界面处的应力集中也得到缓解。

8)静电吸引
该理论认为合适的偶联剂能使基体与增强体纤维的表面具有相反的电荷，从而形成界面结合力。如在玻璃纤维表面涂覆偶联剂，玻璃的氧化物有适用于偶联剂水溶液的pH,能够使纤维表面显示阴离子或阳离子特性。因此，如果使用具有要求功能的原子团，就可实现上述结合。当然，静电吸理论引并非是环氧板材料界面结合的主要原因，如果水等强极性溶剂在时，还可能会发生放电，使该结合力下降。单县不面东朴距物注意环氧板材料的界面作用机理有可能不仅是上述理论中的一种，面而可能是两种甚至两种以上的理论共同作用的结果。

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