玻璃纖維表面納米粒子修飾及其復(fù)合材料界面改性.pdf

1、玻璃纖維是一種人造無機纖維，具有原料易得、強度高、模量高、耐腐蝕等一系列的優(yōu)點，是一種常用的性能優(yōu)良的增強材料。玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料，是目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用廣泛的一類復(fù)合材料，具有良好的易成型性和絕緣性能、抗腐蝕和疲勞損傷等優(yōu)異性能以及低廉的成本，玻璃纖維增強塑料已成為當(dāng)今最熱門的工業(yè)領(lǐng)域之一。玻璃纖維增強復(fù)合材料正在國民經(jīng)濟生活中發(fā)揮越來越重要的作用，它已被廣泛的應(yīng)用于航空航天、國防、船舶、汽車以及其他民用領(lǐng)域中，是國民經(jīng)濟和

2、國防建設(shè)顯示競爭優(yōu)勢的重要材料。
　　玻璃纖維復(fù)合材料的界面性能和材料力學(xué)破壞時產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞效果是影響玻璃纖維復(fù)合材料性能的重要因素。由于玻璃纖維表面活性低，與樹脂基體之間的模量相差很大，且二者間不易潤濕，所以其復(fù)合材料界面結(jié)合較弱。為了充分發(fā)揮其承載作用，應(yīng)提高玻璃纖維與樹脂基體的相容性、浸潤性和反應(yīng)性，在纖維和基體間制備性能優(yōu)異的界面層。
　　玻璃纖維在生產(chǎn)過程中表面會涂覆一層浸潤劑，浸潤劑的作用是保護玻璃纖維，同時提

3、高玻璃纖維和樹脂基體浸潤性和反應(yīng)性。目前使用的浸潤劑成分主要為有機物，其成分復(fù)雜且配方相對保密，是復(fù)合材料的“黑匣子”技術(shù)之一。因此，研究新型簡單高效的浸潤劑將是未來的一個趨勢。
　　本文通過向浸潤劑中添加SiO2、碳納米管(CNTs)、石墨烯等納米材料，經(jīng)“一次法”將這些納米材料修飾到玻璃纖維表面，即在玻璃纖維成型過程中將添加納米材料的浸潤劑涂覆在玻璃纖維表面，來改善玻璃纖維和樹脂之間的界面結(jié)構(gòu)。
　　SiO2納米顆粒經(jīng)過

4、偶聯(lián)劑改性后有效分散到浸潤劑中，然后修飾到玻璃纖維表面，有效提高了玻璃纖維表面活性，在玻璃纖維和樹脂的界面上起到機械阻尼的作用，提高斷裂功和層間剪切強度，玻璃纖維表面添加103nm的3wt‰SiO2納米顆粒時，復(fù)合材料的彎曲強度達到832MPa，比未改性時提高了26.3％; CNTs經(jīng)過功能化處理，使CNTs表面布滿親水性的基團，不僅提高了CNTs在浸潤劑中的分散性，同時這些基團可以和玻璃纖維產(chǎn)生鍵合作用，對玻璃纖維表面裂紋起到修復(fù)作用