硅烷偶联剂处理玻璃纤维对复合材料界面的影响
许小芳申世杰
（北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083）
文摘基于化学键理论、可逆水解理论、互扩散和互渗透网络(IDIPN)理论、可塑性变形层理论等界面作用理论，介绍硅烷偶联剂处理玻璃纤维(GF)对纤维增强聚合物复合材料（FRP)界面微观结构和性能以及 FRP力学性能的影响。
关键词玻璃纤维，硅烷偶联剂，界面，结构，性能
Effects of Silane Coupling Agents Treated Glass
Fiber on Composites Interphase
XuXiaofang
ShenShijie
( College of Material Science and Technology , Beijing Forestry University, Beijing 100083)
Abstract Based on the interphase theories of chemical bond, reversible hydrolizable bond, Interdiffusion and in-terpenetrating network and plastic deformation layer etc. , the effects of silane coupling agents treated GF on FRP inter phase nanostructure and properties and FRP mechanical properties are summarized
Key wordsGlass fiber,Silane coupling agents,Interphase,Structure,Properties
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引言
FRP中，界面的组成、性能、结合方式以及结合强度对其力学性能和破坏行为有重大影响。表征界面分子结构及其与FRP机械和化学稳定性的关系，进而通过设计界面结构来调整界面性能以适应不同环境的需要是FRP的研究目的之一，也一直是材料科学与工程领域中一个十分活跃的分支1]。采用偶联剂对GF表面改性是改善界面结构进而提高FRP界面结合性能最常用的方法2}。基于硅烷偶联剂的化学结构和复合材料的力学性能-汀，界面作用已形成了化学键理论、IDIPN、可逆氢键理论、塑性变形层理论等。本文基于这些界面作用理论，讨论经硅烷偶联
剂处理的FRP界面结构和组成。 1化学键理论
基体和纤维之间没有形成化学键时，界面之间的作用力主要是伦教分散力和极性力或酸碱结合.4-5;，界面结合较弱。化学键理论认为要实现两相的有效粘接，两相表面应具有能发生化学反应的从而以化学键结合形成界面的活性基团；不能直接进行化学反应的两相可通过偶联剂的媒介作用实现化学键结合。硅烷偶联剂是在化学键理论基础上发展的用来提高
收稿月期：2009-0831：修同日期：20091109
基体与CF间界面结合的有效试剂。Plueddemann 等:4-5·研究了上百种硅烷偶联剂对GF增强环氧和聚酯复合材料强度的影响，认为硅烷的功能性基团与聚合物基体发生化学反应形成共价键，与玻璃表面形成化学键和次价键。Debnath等."通过研究CF表南结构和FRP试样界面剪切强度，发现未经偶联剂处理、浓度5%glycidoxypropyltrimethoxysilane（GPS）处理以及橡胶途层处理等三种试样的剪切强度相似并且最低，认为在以上试样的界面中至少有一个面（橡胶与GF,未经偶联剂处理和5%GPS处理的硅烷与基体之间）是没有共价键结合的，而CF经-methacry loxypropyltrimethoxysilane（MPS）处理后界面结合强度提高，这是由于硅烧分子与GF和基体均发生了化学反应形成了化学键。
Schrader等"·用带有C"标记-aminopropyltrie-thoxysilane（-APS）的处理GF，发现偶联剂在CF表面上形成了3个不同的结构层次，说明偶联剂在CF 表面是多层吸附的复杂结构。DiBenedetto等·8.发现在S-玻璃表面上形成的厚度为25~30nm的-APS 层结构为：表面到深度约为14nm间是坚硬、高分子量的硅氧烷聚合物;14~24nm是硅氧烷未完全聚合
作者简介：许小势，1985年出生，额士研究生，研究方向为纤维增强树脂基复合材料。E-mail；xf10@126.com
htlp://www.yhclgy.com宇航材料工艺2010年第3期万方数据
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