The Effect of the Binder Coverage on the Glass Fiber and Interface of Its Composites.pdf

1、本文對(duì)玻璃纖維/樹(shù)脂微復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度和不同涂層含量的玻璃纖維表面形貌，以及玻璃纖維與其復(fù)合材料之間的界面性能進(jìn)行研究。同時(shí)對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料和玻璃纖維涂層進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。界面性能和表面形貌是影響玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的兩個(gè)重要的因素。增強(qiáng)材料表面涂層含量，直接關(guān)系到復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度的高低。選擇合適的涂層含量對(duì)復(fù)合材料來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。
　　采用掃描電子顯微鏡（SEM-EDX）、原子力顯微鏡（AFM）和X-射線光電子能譜（

2、XPS）等方法對(duì)分別適合環(huán)氧、尼龍、聚丙烯的玻璃纖維涂層表面形貌進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，纖維的表面比較光滑并存在一些小而規(guī)整的小突起時(shí)，涂層的分布是均勻的，這些小突起有利于增大纖維的表面積，提高纖維表面的粗糙程度，從而增強(qiáng)纖維與樹(shù)脂之間的結(jié)合性能。但是如果涂層覆蓋率過(guò)大，導(dǎo)致玻璃纖維的表面不均勻。一些沒(méi)有涂層的區(qū)域，在玻璃纖維復(fù)合材料界面很容易形成缺陷，從而導(dǎo)致界面間的應(yīng)力降低。
　　根據(jù)XPS測(cè)試得到的纖維C、Si、O元素的含

3、量可以計(jì)算出他們的C/Si、C/O、O/Si的比值，建立一種數(shù)學(xué)模型分析玻璃纖維表面涂層的覆蓋率。對(duì)于適合環(huán)氧的玻璃纖維，當(dāng)涂層含量為0.105％時(shí)，涂層的覆蓋率最高為97.8%；當(dāng)涂層含量為0.64%時(shí),涂層的覆蓋率最低為76.4%。對(duì)于適合聚丙烯的玻璃纖維，當(dāng)涂層含量為0.100%時(shí)，涂層的覆蓋率最高為96.1%，當(dāng)涂層含量為0.7%,涂層的覆蓋率最低為61.3%。對(duì)于適合尼龍的玻璃纖維，當(dāng)涂層含量為0.131%時(shí)，涂層的覆蓋率最高

4、為96.8%，當(dāng)涂層含量為0.65%時(shí)，涂層的覆蓋率最低為71.3%。所建立的數(shù)學(xué)模型結(jié)果與SEM、AFM和EDX測(cè)試的結(jié)果相符和。
　　采用界面剪切強(qiáng)度測(cè)試和浸潤(rùn)性測(cè)試對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料之間的界面性能進(jìn)行了研究。對(duì)于玻璃纖維/環(huán)氧體系，當(dāng)涂層含量是0.105%時(shí)，微復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度（IFSS）達(dá)到最大值18.5MPa，并且此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。與裸玻璃纖維/環(huán)氧體系力值10.5MPa相比較,界面剪切強(qiáng)度增大了76.2%。對(duì)于

5、玻璃纖維/尼龍?bào)w系，當(dāng)涂層含量是0.35%,IFSS達(dá)到最大值35.5MPa,但是它的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。對(duì)于玻璃纖維/聚丙烯體系，當(dāng)涂層含量是0.081%時(shí)，微復(fù)合材料的（IFSS）達(dá)到最大值6.1MPa,并且此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。
　　涂層的穩(wěn)定性分析包括濕熱老化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性分析。對(duì)于濕熱老化的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料老化后比涂層老化后的界面性能影響大。復(fù)合材料老化后的界面剪切強(qiáng)度下降的更大。因?yàn)閷?duì)于涂層老化，涂層分解完全后測(cè)得的IFS