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木塑复合材料的界面结合理论

星期二, 7月 18, 2023

木塑复合材料界面形成和作用机理很复杂,有关的物理及化学因素都会影响界面的形成、界面的结构及其稳定性,进而影响到复合材料的力学性能。对于聚合物基复合材料,其界面的形成可以分为两个阶段:第一阶段是基体与增强纤维的接触和浸润过程。由于增强纤维对基体分子的各种基团和基体中各组分的吸附能力不同,它总是要吸附那些可降低其表面能的物质,并优先吸附那些可较多降低其表面能的物质。第二阶段是聚合物的固化阶段,在此过程中聚合物通过物理或化学过程而固化,形成固定的界面层。固化过程受第一阶段的影响,同时它直接决定所形成的界面层结构。

木塑复合材料的界面结合理论

木质纤维/塑料在制备复合材料的过程中,在一定的温度和压力条件下,塑料成为具有一定流动性的黏流态物质,熔融塑料流体在木质纤维表面的铺展、渗透以及木质纤维对塑料吸附的两个过程中,木质纤维和塑料的表面自由能状况将影响整个复合过程,对复合材料的性能产生重要影响。黏流态塑料的表面自由能小于木质纤维的表面自由能,所以黏流态塑料具有在木质纤维表面自动铺展的趋势,并形成新的复合界面。

木塑复合材料的界面结合理论

一般木质纤维/塑料复合体系中的相界面是一个有一定厚度的区域(过渡带),该区域由相邻两相间的可活动部分构成,大分子链段可在其中相互扩散,并且存在界面的化学键合作用。大分子链的扩散、润湿、相界面的形态、物理化学组成以分子间作用力等因素的综合作用决定了木质纤维/塑料复合材料界面区域的力学强度。

木塑复合材料的界面结合理论

界面层的作用是使基体与增强材料形成一个整体,并通过它传递应力。为了使复合材料内部能够均匀地传递应力,显示其优异的性能,要求在复合材料的制备过程中形成一个完整的界面层。界面层对复合材料力学性能影响很大,从复合材料的强度和刚度考虑,界面结合达到比较牢靠和完善是有利的,它可以显著提高横向和层间的拉伸强度及剪切强度,也可以适当提高横向和层间的拉伸模量及剪切模量。对于木质纤维与塑料复合制备的材料,如果界面结合较好,则许用应力在塑料与木质纤维本体间传递。相反,如果存在不良界面,则会影响应力在复合材料中的传递,材料在承受外力时界面会发生断裂或分层,导致复合材料的强度降低。根据木质纤维与塑料基体间的界面结合理论对木质纤维或塑料进行改性,将有助于获得结合良好的复合界面,生产出性能更好的木塑复合材料

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