玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料界面结合机理
张莉申世杰
刘亚兰
（北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083）
文摘分别用浓度为0.8wt%和1.0wt%的KH550硅烷偶联剂处理玄武岩纤维布，并制作成玄武岩纤维增强酚醛树脂(PF-BFRP)。经过力学检测和SEM的分析结果表明：0.8wt%组复合材料力学性能略高于1.0%组，且该组纤维表面的树脂附着层较厚且分布均匀，单根纤维表面的树脂附着量较多。根据FTIR结采的分析，推测出复合界面新形成的化学键为C-—N-C和C--O--Si。树脂中苯酚与纤维表面的氨基、硅醇基分别形成了C-N—C键、C—0-—Si键。XPS测试证实了0.8wt%纽C-—O-Si键的峰面积比大于1.0wt%组，说明0.8wt%组复合材料具有更好的界面性能。
关键词玄式岩纤维，酚醛树脂，复合材料，界面
BondingMechanismofBasaltFiberReinforcedPhenolicResin
Zhang Li
Shen Shijie
LiuYalan
(College of Material Science and Technology, Beijing Forestry Universiry, Beijing100083)
Abstract Basalt fiber was treated with concentration of 0. 8wt% and 1. Owt% of KH550 silane coupling agent respectively, and basalt fiber-reinforced phenolic resin (basalt fiber reinforced phenolic resin, BFR-phenolic) was made. After mechanical testing and SEM analysis, we found that the mechanical properties of O., 8wt% group was slightly higher than 1. Owt% group. also the resin layer of 0. 8wt% group is thick and evenly distributed,the resin atta-ched to the surface of a single fiber is more than others; FTIR test had determined the formation of the new chemical bonds may be C—N-C, C—O-Si; formation of C—N—C bond between phenol and amino on the composite inter-face,and formation of C-O—Si bond between phenol and silanol. XPS tests confimed that the 0. 8wt% group formed moreCO—Si bonds,which made it betler composite interface,
Key wordsBasalt fiber,Phenolic resin, Composite,Interface
。引言
玄武岩纤维（BF)以其优异的性能在复合材料各个领域有着非常广阔的应用"。复合界面的粘结状态是确保复合材料获得良好的力学性能最重要的因素[2]。
使用硅烷偶联剂处理玻璃纤维（GF)，其表面的
Si--0键以及其固有的羟基和树脂的羟基形成氢键，氢键的形成增强了不同纤维之间的结合力。硅烷水解成有机硅醇，并与纤维表面以氢键或共价键形式结合，形成网络。而BF的化学组成与玻璃纤维相似，主要成分都是硅化物（3）。用硅烷偶联剂处理纤维后，可以使二者之间获得更好的结合，而且纤维增强树脂基复合材料也能获得更好的力学性能和理化性能。
本文从偶联剂的作用机理和界面理论人手，从微观的角度寻找影响BFRP复合材料的复合界面上树脂与纤维之间结合的化学基团，进而推测二者之间形成的化学键、影响因素。
收稿日期：2011-09-19
基金项日：国家十—五科技支撑专题（2006BAD18B0705）
1实验 1.1材料
(1)BF布：辽宁省营口市建筑材料研究所，纤维平均直径≤8um，含水率≤0.5%，软化温度≥ 750℃，吸湿性≤10%，酸性系数≥1。
(2)酚醛树脂：热固性酚醛树脂616"：北京玻璃钢复合材料研究所。主要指标参数：游离酚13.3%；固含量66.86%；固化温度为180~220℃；180℃下凝胶时间为114s；黏度125mPa*8
(3）偶联剂：硅烷偶联剂KH550，上海耀华化工厂。（4）聚四氟乙烯薄膜：厚0.5mm，北京市大兴华
塑料制品有限公司。 1.2制作步骤
PF-BFRP复合材料制作主要包括四个步骤：首先是对玄武岩纤维表面进行热处理和偶联剂处理；其次是调制胶黏剂，并在纤维表面均匀施胶；再等胶黏
作者荫介：张弱，1984年出生，硕士研究生，主要从事纤维增强树脂复合材料的研究。E-mil：dkx_1026@163.com
-38 万方数据
宇航材料工艺htp：//ww.yhclgy.com2012年第3期