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本文对玻璃纤维/树脂微复合材料的界面剪切强度和不同涂层含量的玻璃纤维表面形貌,以及玻璃纤维与其复合材料之间的界面性能进行研究。同时对玻璃纤维复合材料和玻璃纤维涂层进行了稳定性分析。界面性能和表面形貌是影响玻璃纤维增强树脂的两个重要的因素。增强材料表面涂层含量,直接关系到复合材料的界面结合强度的高低。选择合适的涂层含量对复合材料来说是至关重要的。 采用扫描电子显微镜(SEM-EDX)、原子力显微镜(AFM)和X-射线光电子能谱(XPS)等方法对分别适合环氧、尼龙、聚丙烯的玻璃纤维涂层表面形貌进行了分析。分析结果表明,纤维的表面比较光滑并存在一些小而规整的小突起时,涂层的分布是均匀的,这些小突起有利于增大纤维的表面积,提高纤维表面的粗糙程度,从而增强纤维与树脂之间的结合性能。但是如果涂层覆盖率过大,导致玻璃纤维的表面不均匀。一些没有涂层的区域,在玻璃纤维复合材料界面很容易形成缺陷,从而导致界面间的应力降低。 根据XPS测试得到的纤维C、Si、O元素的含量可以计算出他们的C/Si、C/O、O/Si的比值,建立一种数学模型分析玻璃纤维表面涂层的覆盖率。对于适合环氧的玻璃纤维,当涂层含量为0.105%时,涂层的覆盖率最高为97.8%;当涂层含量为0.64%时,涂层的覆盖率最低为76.4%。对于适合聚丙烯的玻璃纤维,当涂层含量为0.100%时,涂层的覆盖率最高为96.1%,当涂层含量为0.7%,涂层的覆盖率最低为61.3%。对于适合尼龙的玻璃纤维,当涂层含量为0.131%时,涂层的覆盖率最高为96.8%,当涂层含量为0.65%时,涂层的覆盖率最低为71.3%。所建立的数学模型结果与SEM、AFM和EDX测试的结果相符和。 采用界面剪切强度测试和浸润性测试对玻璃纤维复合材料之间的界面性能进行了研究。对于玻璃纤维/环氧体系,当涂层含量是0.105%时,微复合材料的界面剪切强度(IFSS)达到最大值18.5MPa,并且此时的标准偏差最小。与裸玻璃纤维/环氧体系力值10.5MPa相比较,界面剪切强度增大了76.2%。对于玻璃纤维/尼龙体系,当涂层含量是0.35%,IFSS达到最大值35.5MPa,但是它的标准偏差较大。对于玻璃纤维/聚丙烯体系,当涂层含量是0.081%时,微复合材料的(IFSS)达到最大值6.1MPa,并且此时的标准偏差最小。 涂层的稳定性分析包括湿热老化稳定性和热稳定性分析。对于湿热老化的研究发现,复合材料老化后比涂层老化后的界面性能影响大。复合材料老化后的界面剪切强度下降的更大。因为对于涂层老化,涂层分解完全后测得的IFSS接近于未老化时玻璃纤维与树脂结合时的界面剪切强度。利用差示扫描量热法(DSC)对涂层进行热稳定性分析。分析结果表明测试前与预先进行加热处理的涂层失重接近涂层的含量。这可能由于未经过加热处理的玻璃纤维涂层在空气中放置长时间后,涂层中的硅羟基进行了缩合反应或者发生了分解反应。