复合材料界面理论与处理技术

1、第四章复合材料界面理论与处理技术4.1 复合材料界面状态解析4.2 复合体系的界面结合特性4.3 复合体系的界面反应及表面处理是指基体与增强体之间是指基体与增强体之间有显著有显著变化的、变化的、构成构成彼此结合的、能起彼此结合的、能起的微小区域。的微小区域。 复合材料的界面是一个复合材料的界面是一个的的，约几个纳，约几个纳米到几个微米。米到几个微米。 PMC界面区域界面区域(interface zone of PMC)示意图示意图1-1-外力场；外力场；2-2-树脂基体；树脂基体；3-3-基体表面区；基体表面区；4-4-相互渗透区；相互渗透区；5-5-增强体表面区；增强体表面区；6-6-增强体

2、增强体4.1.1 4.1.1 复合材料界面及其研究对象复合材料界面及其研究对象MR4.1.1.1界面的作用界面的作用1)传递作用。界面能传递场量，如传递力，即将外力传传递作用。界面能传递场量，如传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强体之间的桥梁作用。递给增强物，起到基体和增强体之间的桥梁作用。2)阻断作用。结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材阻断作用。结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。料破坏、减缓应力集中的作用。3)保护作用。界面相可以保护增强体免受环境的侵蚀，保护作用。界面相可以保护增强体免受环境的侵蚀，防止基体与增强体之间的化学反应，起到保护增强体的防止

3、基体与增强体之间的化学反应，起到保护增强体的作用。作用。 4.1.1.2界面的特性界面的特性1)具有一定的厚度；具有一定的厚度；2)性能在厚度方向有一定的梯度变化；性能在厚度方向有一定的梯度变化；3)随环境条件变化而变化。随环境条件变化而变化。 光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生，如，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击性透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击性等。等。 一种物质（通常是增强剂）的表面结构使另一种一种物质（通常是增强剂）的表面结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于诱导诱导作用

4、作用而发生改变，由此产生一些现象，如而发生改变，由此产生一些现象，如高弹性、低膨高弹性、低膨胀性、耐热性和冲击性胀性、耐热性和冲击性等。等。 例如在粒子弥散强化金属中，微形粒子例如在粒子弥散强化金属中，微形粒子阻止晶格位阻止晶格位错错，从而提高复合材料强度从而提高复合材料强度；在纤维增强塑料中，纤维与基体界面在纤维增强塑料中，纤维与基体界面阻止裂纹阻止裂纹进一进一步扩展等。步扩展等。增强体表面增强体表面增强体表面的化学、物理结构与性能；增强体表面的化学、物理结构与性能；增强体与表面处理物质界面层的结构与性质及对增强增强体与表面处理物质界面层的结构与性质及对增强 体表面特性的影响；体表面特性的影

5、响；增强体的表面持性与基体之间的相互关系及两者之间增强体的表面持性与基体之间的相互关系及两者之间 的相互作用的相互作用( (增强体未处理时增强体未处理时) )；增强体与表面处理物质的界面作用；增强体与表面处理物质的界面作用；增强体表面持性与复合材料特性的相互关系。增强体表面持性与复合材料特性的相互关系。表面处理优化技术表面处理优化技术粉体材料在基体中的分散粉体材料在基体中的分散复合技术优化及其机理复合技术优化及其机理4.1.2 表面与界面化学表面与界面化学4.1.2.1表面张力表面张力上式上式可以理解为表征表层分子作用于可以理解为表征表层分子作用于单位长度上的收缩力单位长度上的收缩力，单位是单

6、位是N/cm，而下式，而下式可以理解为物质可以理解为物质单位表面积上的能量单位表面积上的能量，即发生单位面积变化时，外力所需做的功，其单位可以是即发生单位面积变化时，外力所需做的功，其单位可以是J/cm2。两种。两种 等价。等价。 物质体表面物质体表面(或界面或界面)层上的分子能量比相内分子要高，层上的分子能量比相内分子要高，由此相内分子的移动不消耗功，而将相内分子迁移到表面时，由此相内分子的移动不消耗功，而将相内分子迁移到表面时，要反抗分子间的吸引力而做功要反抗分子间的吸引力而做功W。面物质表面张力表达式。面物质表面张力表达式 将大块物料粉碎成小颗粒或特大液滴分成小液滴时，需将大块物料粉碎成

7、小颗粒或特大液滴分成小液滴时，需要对物料做功，所消耗的能量转变为表面自由能，要对物料做功，所消耗的能量转变为表面自由能，一定的一定的物料，粉碎程度愈大，表面积就越大，所具有的表面能就物料，粉碎程度愈大，表面积就越大，所具有的表面能就越高越高。 在恒温、恒压、恒组成条件下，由于表面变化，环境对在恒温、恒压、恒组成条件下，由于表面变化，环境对体系所做功为体系所做功为W，则体系表面自由能增加值，则体系表面自由能增加值G相应为相应为单位体积的物质所具有的表面积，称比表面积。单位体积的物质所具有的表面积，称比表面积。As表示表示它表示物质的粉碎程度。它表示物质的粉碎程度。设物质的面积增加为设物质的面积增

8、加为A，则有，则有或或 这样，定义物质单位表面积的自由能这样，定义物质单位表面积的自由能为为比表面自由比表面自由能，能，两相之间的界面层上也可以按上述进行讨论。两相之间的界面层上也可以按上述进行讨论。4.1.2.2表面吸附表面吸附 吸附吸附是指固是指固-气或液气或液-气相表面上，气相原子气相表面上，气相原子(成分成分)在表面在表面(界面界面)上的富集，即气相成分上的富集，即气相成分(原子或分子原子或分子)的表面的表面(界面界面)浓度浓度大子气相内。大子气相内。 根据作用力的性质，通常将吸附分为物理吸附和化学吸根据作用力的性质，通常将吸附分为物理吸附和化学吸附两大类。附两大类。(1) 物理吸附物

9、理吸附 衬底表面原子与被吸附原子间，主要是分之间作用力衬底表面原子与被吸附原子间，主要是分之间作用力（Van der Waals力）的作用。原子间不发生电荷的转移。力）的作用。原子间不发生电荷的转移。物理吸附时，吸附分子和固体表面组成都不会改变；物理吸附时，吸附分子和固体表面组成都不会改变；物理吸附无选择性，吸附剂和吸附物的种类不同，分之物理吸附无选择性，吸附剂和吸附物的种类不同，分之间作用力不同，吸附量差别很大；间作用力不同，吸附量差别很大；被吸附物可以是单层的（如气体），但在更多场合下，被吸附物可以是单层的（如气体），但在更多场合下，物理吸附是多层的。物理吸附是多层的。吸附和解析速度度很快

10、，易达到平衡。吸附和解析速度度很快，易达到平衡。(1) 化学吸附化学吸附 衬底原子与被吸附的分子衬底原子与被吸附的分子(原子原子)间发生了类似的化学间发生了类似的化学反应反应电子云重新分布或移动电子云重新分布或移动旧的化学键被破坏、新的旧的化学键被破坏、新的化学键产生化学键产生。化学吸附具有化学吸附具有选择性选择性；由于化学吸附生成化学键，由于化学吸附生成化学键，被吸附物是被吸附物是单层的单层的，不易吸，不易吸附和解析。附和解析。吸附平衡慢吸附平衡慢，有些情况下，有些情况下，吸附剂和吸附物形成稳定的，吸附剂和吸附物形成稳定的化合物后，就不能解析了。化合物后，就不能解析了。 根据电子云重新分布或

11、移动程度，可将化学吸附分为根据电子云重新分布或移动程度，可将化学吸附分为离子吸附离子吸附和和共价吸附共价吸附两种。两种。物理和化学吸附的特点物理和化学吸附的特点4.1.2.3粘附功与润湿粘附功与润湿将将1cm2的的AB界面分离为界面分离为A、B两个面时所需的功称为粘附两个面时所需的功称为粘附功，可以表示功，可以表示WAB为为A、B两表面的粘附功，两表面的粘附功， A、 B 、 AB 分别为分别为A、B表表面张力及面张力及AB的界面张力。的界面张力。 对于单一的物质对于单一的物质A，相应的即为内聚功，相应的即为内聚功WAA，可表示为：，可表示为：一、粘附功一、粘附功二、接触角二、接触角滴落在一滴

12、落在一时，原来时，原来将被将被和和所代替，用所代替，用 LV 、 SV 、 SL分分别代表液别代表液-气、固气、固-气和固气和固-液的比表面能或称表面张力液的比表面能或称表面张力(即即单位面积的能量单位面积的能量)。液滴发生微小位移后，即覆盖固体表面积改变了液滴发生微小位移后，即覆盖固体表面积改变了A，伴，伴随表面自由能的变化随表面自由能的变化G为为SLSVLV(-)+cos()GAA 平衡时平衡时0lim/0AGA SLSVLV-+cos =0或或LVSVSLcos =- 则则Young平衡方程平衡方程SVSLLVcos 完全浸润：完全浸润： =0 LV = SV - SL 浸浸 润：润：

13、0 SV - SL 不不 浸浸 润：润： 90 180 SV SL 完全不浸润完全不浸润: =180 改善浸湿性的途径改善浸湿性的途径改变材料表面结构改变材料表面结构改变材料表面张力改变材料表面张力改善浸湿性改善浸湿性Dupre公式公式 若若 ，则，则 随随R的增加而降低，若的增加而降低，若 ， 则则 随随R的增加而增大。的增加而增大。 倘若接触角很大，表面又足够粗糙，则液体在固体表面倘若接触角很大，表面又足够粗糙，则液体在固体表面可以截留空气。可以截留空气。不均匀表面的接触角不均匀表面的接触角 对粗糙表面，可以用粗糙度系数来描述表面的粗糙程度。对粗糙表面，可以用粗糙度系数来描述表面的粗糙程度

14、。材料实际面积材料实际面积A实际实际与表观面积或投影面积与表观面积或投影面积A投影投影之比，称为粗之比，称为粗糙度系数糙度系数RR1ARA投影实际RcoscosR真实对粗糙表面对粗糙表面 称为粗糙表面的表观接触角称为粗糙表面的表观接触角, 而而 为材料理想平面对为材料理想平面对液体的接触角。液体的接触角。R真实90真实R90真实R接触角滞后接触角滞后arar 4.2 复合体系的界面结合特性4.2.1 复合材料的界面形成过程复合材料的界面形成过程4.2.2树脂基复合材料的界面结构及界面理论树脂基复合材料的界面结构及界面理论4.2.2.1树脂基复合材料的界面结构树脂基复合材料的界面结构4.2.2.

15、2可通过增强剂的表面改性和聚合物种类改变，调整可通过增强剂的表面改性和聚合物种类改变，调整到一个合适浸润状况。到一个合适浸润状况。一般认为表面粗糙度越大，有利于浸润。另外，界一般认为表面粗糙度越大，有利于浸润。另外，界面的机械绞合力贡献也会增加。面的机械绞合力贡献也会增加。当表面孔洞对粗糙度起一定作用，并且固化前聚合当表面孔洞对粗糙度起一定作用，并且固化前聚合物不能填入这些孔洞时，固化后界面上会形成不连续。物不能填入这些孔洞时，固化后界面上会形成不连续。（如树脂基体分子尺寸约在于（如树脂基体分子尺寸约在于100nm，而碳纤维表面，而碳纤维表面上有上有80孔径在孔径在30nm以下的孔）以下的孔）

16、改变材料表面结构改变材料表面结构改变材料表面张力改变材料表面张力改善浸湿性改善浸湿性2化学键理论化学键理论 化学键理论认为要使两相之间实现有效的粘结，两相的化学键理论认为要使两相之间实现有效的粘结，两相的表面应具有能相互发生化学反应的活性基团，通过官能团的表面应具有能相互发生化学反应的活性基团，通过官能团的反应以化学键结合形成界面。若两相之间不能直接进行化学反应以化学键结合形成界面。若两相之间不能直接进行化学反应，也可通过偶联剂的媒介作用以化学键互相结合。反应，也可通过偶联剂的媒介作用以化学键互相结合。 化学键理论是应用最广、也是应用最成功的理论。硅烷偶化学键理论是应用最广、也是应用最成功的理

17、论。硅烷偶联剂就是在化学键理论基础上发展的用来提高基体与玻璃纤维联剂就是在化学键理论基础上发展的用来提高基体与玻璃纤维间界面结合的有效试剂。硅烷偶联剂一端与玻纤表面以硅氧键间界面结合的有效试剂。硅烷偶联剂一端与玻纤表面以硅氧键结合，另一端可参与与基体树脂的固化反应。通过硅烷偶联剂结合，另一端可参与与基体树脂的固化反应。通过硅烷偶联剂的媒介作用，基体与增强纤维实现了界面的化学键结合，有效的媒介作用，基体与增强纤维实现了界面的化学键结合，有效地提高了复合材料的性能。地提高了复合材料的性能。 碳纤维、有机纤维的表面处理也是化学键理论的应用碳纤维、有机纤维的表面处理也是化学键理论的应用实例，在表面氧化

18、或等离子、辐照等处理过程中，纤维的实例，在表面氧化或等离子、辐照等处理过程中，纤维的表面产生了一表面产生了一COOH，一，一OH等含氧活性基团，提高了与环等含氧活性基团，提高了与环氧等基体树脂的反应能力，使界面形成化学键，大大提高氧等基体树脂的反应能力，使界面形成化学键，大大提高了粘结强度。了粘结强度。 如果润湿和化学键两种作用均存在，则认为化学偶联作如果润湿和化学键两种作用均存在，则认为化学偶联作用是主要的，在此基础上再提高树脂的浸润性，则效果更佳。用是主要的，在此基础上再提高树脂的浸润性，则效果更佳。 用偶联剂处理过的玻璃表面，一定程度上排除了表面空用偶联剂处理过的玻璃表面，一定程度上排除

19、了表面空穴或微裂纹中的空气，从而减少了表面的空穴，并同时以内穴或微裂纹中的空气，从而减少了表面的空穴，并同时以内层单分子膜阻碍湿气浸入界面，延长了结合键的寿命，这些层单分子膜阻碍湿气浸入界面，延长了结合键的寿命，这些都是偶联剂除敷于玻璃表面对粘结有利的因素。但是，大部都是偶联剂除敷于玻璃表面对粘结有利的因素。但是，大部分用硅烷偶联剂处理过的表面使其表面能降低，对树脂浸润分用硅烷偶联剂处理过的表面使其表面能降低，对树脂浸润不利，这是偶联剂处理的不利之处。因此，应选探适宜的偶不利，这是偶联剂处理的不利之处。因此，应选探适宜的偶联剂使其结构与树脂相似，以使两者间有良好的相容性。联剂使其结构与树脂相似

20、，以使两者间有良好的相容性。3、优先吸附理论、优先吸附理论 为解释化学键理论所不能解释的现象，即当偶联剂不具为解释化学键理论所不能解释的现象，即当偶联剂不具备与树脂反应的基团时，仍然能达到良好的处理效果，有人备与树脂反应的基团时，仍然能达到良好的处理效果，有人提出优先吸附理论。提出优先吸附理论。 由此，优先吸附理沦认为，界面上可能发生增强体表面优由此，优先吸附理沦认为，界面上可能发生增强体表面优先吸附树脂中的某些组分，这些组分与树脂有良好的相容性，先吸附树脂中的某些组分，这些组分与树脂有良好的相容性，可以大大改善树脂对增强体的浸润；同时，由于优先吸附作可以大大改善树脂对增强体的浸润；同时，由于

21、优先吸附作用，在界面上可以形成所谓的用，在界面上可以形成所谓的“柔性层柔性层”，该，该“柔性层柔性层”是是一种固化度不高的树脂层，它可以起到一种固化度不高的树脂层，它可以起到松弛界面上应力集中松弛界面上应力集中的作用的作用，可以防止界面的脱粘。，可以防止界面的脱粘。4、防水层理论、防水层理论 为了解释玻璃纤维经偶联剂处理后，所制得的复合材料为了解释玻璃纤维经偶联剂处理后，所制得的复合材料使湿态强度大大改善的现象，有人提出防水层理论。使湿态强度大大改善的现象，有人提出防水层理论。 由于玻璃纤维表面牢固地吸附一层水膜，此水膜不仅不利由于玻璃纤维表面牢固地吸附一层水膜，此水膜不仅不利于树脂与玻璃纤维

22、的粘结，而且水会侵入纤维表面的微裂纹，于树脂与玻璃纤维的粘结，而且水会侵入纤维表面的微裂纹，助长裂纹扩展。同时玻璃表面具有明显的碱性，而碱性水将助长裂纹扩展。同时玻璃表面具有明显的碱性，而碱性水将破坏玻璃纤维的破坏玻璃纤维的SiO2骨架，导致纤维强度的下降。另外水也骨架，导致纤维强度的下降。另外水也可以通过树脂扩散而进入界面及材料内部，使复合材料性能可以通过树脂扩散而进入界面及材料内部，使复合材料性能下降。下降。 防水层理论认为，清洁的玻璃表面是亲水的，而经偶联防水层理论认为，清洁的玻璃表面是亲水的，而经偶联剂处理并覆盖的表面变成疏水表面，该表面可以防止水的侵剂处理并覆盖的表面变成疏水表面，该

23、表面可以防止水的侵蚀，从而改善复合材料湿态强度。蚀，从而改善复合材料湿态强度。 该理论与实际情况是有出入的。水是不可避免地要侵入该理论与实际情况是有出入的。水是不可避免地要侵入界面，即使采用憎水的偶联剂处理破璃表面后，当表面暴露界面，即使采用憎水的偶联剂处理破璃表面后，当表面暴露于空气中时，会再次吸附水分，这种吸附水仍然会对材料起于空气中时，会再次吸附水分，这种吸附水仍然会对材料起破坏作用。破坏作用。5、可逆水解理论、可逆水解理论 可逆水解理论亦称为可形变层理论、减轻界面局部应力可逆水解理论亦称为可形变层理论、减轻界面局部应力理论。理论。 增强材料经处理剂处理后，能减缓固化收缩产生附加应增强材

24、料经处理剂处理后，能减缓固化收缩产生附加应力、界面应力集中等几种应力的作用，因此一些研究者对界力、界面应力集中等几种应力的作用，因此一些研究者对界面的形成及其作用提出了几种理论：面的形成及其作用提出了几种理论：一种理论认为，一种理论认为，处理剂在界面形成了一层塑性层，它能松处理剂在界面形成了一层塑性层，它能松弛界面的应力弛界面的应力，减小界面应力的作用减小界面应力的作用，这种理论称为，这种理论称为“变形变形层理论层理论”；另一种理论认为，处理剂是界面的组成部分，这部分是介另一种理论认为，处理剂是界面的组成部分，这部分是介于高模量增强材料和低模量基体材料之间的于高模量增强材料和低模量基体材料之间

25、的中等模量物质，中等模量物质，能起到能起到均匀传递应力，从而减弱界面应力的作用均匀传递应力，从而减弱界面应力的作用，这种理论，这种理论称为称为“抑制层理论抑制层理论”。 6、摩擦理论、摩擦理论 摩擦理论认为，基体与增强材料界面的形成完全是由于摩擦理论认为，基体与增强材料界面的形成完全是由于摩擦作用。基体与增强材料间的摩擦系数决定了复合材料的摩擦作用。基体与增强材料间的摩擦系数决定了复合材料的强度。强度。处理剂的作用在于增加了基体与增强材料间的摩擦系处理剂的作用在于增加了基体与增强材料间的摩擦系数，从而使复合材料的强度提高数，从而使复合材料的强度提高。 该理论可较好地解释该理论可较好地解释复合材

26、料界面受水等低分子物质浸复合材料界面受水等低分子物质浸入后强度下降，干燥后强度又能部分恢复的现象入后强度下降，干燥后强度又能部分恢复的现象。水等小分。水等小分子浸入界面使基体与增强材料间的摩擦系数减小，界面传递子浸入界面使基体与增强材料间的摩擦系数减小，界面传递应力的能力减弱，故强度降低。干燥后界面水分减少，基体应力的能力减弱，故强度降低。干燥后界面水分减少，基体与增强材料间的摩擦系数增大，传递应力的能力增加，故强与增强材料间的摩擦系数增大，传递应力的能力增加，故强度部分恢复。度部分恢复。 4.2.3 非树脂基复合材料界面非树脂基复合材料界面1)1)机械结合。机械结合。基体与增强材料之间不发生

27、化学反应，纯粹靠机基体与增强材料之间不发生化学反应，纯粹靠机械连结，靠纤维的粗糙表面与基体产生摩擦力而实现的。械连结，靠纤维的粗糙表面与基体产生摩擦力而实现的。2)2)溶解和润湿结合。溶解和润湿结合。基体润湿增强材料，相互之间发生原子扩基体润湿增强材料，相互之间发生原子扩散和溶解，形成结合。界面是溶质原子的过渡带。散和溶解，形成结合。界面是溶质原子的过渡带。3)3)反应结合。反应结合。基体与增强材料间发生化学反应，在界面上生成基体与增强材料间发生化学反应，在界面上生成化合物，使基体和增强材料结合在一起。化合物，使基体和增强材料结合在一起。4)4)交换反应结合。交换反应结合。基体与增强材料间发生

28、化学反应，生成化合基体与增强材料间发生化学反应，生成化合物，且还通过扩散发生元素交换，形成固溶体而使两者结合。物，且还通过扩散发生元素交换，形成固溶体而使两者结合。5)5)混合结合。混合结合。这种结合较普遍，是最重要的一种结合方式。是这种结合较普遍，是最重要的一种结合方式。是以上几种结合方式中几个的组合。以上几种结合方式中几个的组合。界面结合方式的分类界面结合方式的分类4.2.4.1界面的结合状态和强度界面的结合状态和强度是衡量复合材料中增强体与基体间是衡量复合材料中增强体与基体间的一个指标。的一个指标。对复合材料对复合材料的影响很大，的影响很大，界界面粘结过高或过弱面粘结过高或过弱都是不利的

29、。都是不利的。因此，人们很重视开展复合材料因此，人们很重视开展复合材料和和，以便制得具有，以便制得具有的复合材料。的复合材料。下图给出了下图给出了影响复合材料界面效应的因素影响复合材料界面效应的因素及其与及其与复合复合材料性能材料性能的关系。的关系。4.2.4 树脂基复合材料界面破坏机理树脂基复合材料界面破坏机理对对有两种观点有两种观点： 一种是一种是应介于应介于增强材料与基体材料之间增强材料与基体材料之间，最，最好形成好形成梯度过渡梯度过渡。另一种观点是另一种观点是低于增强材料与基体低于增强材料与基体，最好是，最好是一种类似橡胶的一种类似橡胶的弹性体弹性体，在受力时有较大的形变。，在受力时有

30、较大的形变。前一种观点从前一种观点从来看，将会产生好的效果；来看，将会产生好的效果；后一种观点按照后一种观点按照，则可以将，则可以将集中于界面的集中于界面的应力点应力点迅速分散，从而提高整体的力学性能。迅速分散，从而提高整体的力学性能。前面的两种观点都前面的两种观点都有一定的实验支持有一定的实验支持，但是尚未得到定，但是尚未得到定论。论。然而无论如何，若然而无论如何，若，将会产生不良的效果，这是大家都公认的观点。，将会产生不良的效果，这是大家都公认的观点。界面结合较差的复合材料：界面结合较差的复合材料： 大多呈大多呈剪切破坏剪切破坏，且在材料的断面可观察到脱粘、，且在材料的断面可观察到脱粘、纤

31、维拔出、纤维应力松弛等现象。纤维拔出、纤维应力松弛等现象。界面结合最佳态是：界面结合最佳态是： 当受力发生开裂时，当受力发生开裂时，裂纹可转化为区域化裂纹可转化为区域化而而不进一步不进一步界面脱粘界面脱粘；即这时的复合材料具有最大断裂能和一定的韧；即这时的复合材料具有最大断裂能和一定的韧性。性。界面结合过强的复合材料：界面结合过强的复合材料： 则呈则呈脆性断裂脆性断裂，也降低了复合材料的整体性能。，也降低了复合材料的整体性能。界面结合的状态和强度界面结合的状态和强度由于由于相对于整体材料相对于整体材料所占比重甚微，欲所占比重甚微，欲单独对单独对某一性能某一性能进行度量有很大困难。进行度量有很大

32、困难。因此常借于因此常借于来来表征界面性能表征界面性能，如，如(ILSS)就是研究界面粘结的良好办法；就是研究界面粘结的良好办法；如再能配合如再能配合等即可等即可对界面的其他性能对界面的其他性能作作较深入的研究。较深入的研究。由此可见，在由此可见，在时，不应只追求时，不应只追求而应考虑到而应考虑到。例如，在某些应用中，如果要求例如，在某些应用中，如果要求或或时，时，控制界面的部分脱粘控制界面的部分脱粘也许是所期望的，用也许是所期望的，用淀淀粉或明胶粉或明胶作为增强玻璃纤维表面浸润剂的作为增强玻璃纤维表面浸润剂的已用于已用于制备具有制备具有高冲击强度的防弹衣高冲击强度的防弹衣。影响界面的粘合强度

33、的因素影响界面的粘合强度的因素纤维表面晶体大小及比表面积纤维表面晶体大小及比表面积 CF晶体尺寸晶体尺寸粘合强度粘合强度 比表面积比表面积粘合强度粘合强度浸润性浸润性 浸润性浸润性粘合强度粘合强度界面反应性界面反应性 界面反应性界面反应性粘合强度粘合强度残余应力残余应力 残余应力残余应力粘合强度粘合强度4.2.4.2界面破坏机理界面破坏机理在复合材料中，纤维和基体界面中均有微裂纹存在。在外力在复合材料中，纤维和基体界面中均有微裂纹存在。在外力和其他因素的作用下，都会按照自身的一定规律扩展，最终和其他因素的作用下，都会按照自身的一定规律扩展，最终导致复合材料的破坏。基体上的微裂纹的扩展趋势，有的

34、平导致复合材料的破坏。基体上的微裂纹的扩展趋势，有的平行于纤维表面，有的垂直于纤维表面。行于纤维表面，有的垂直于纤维表面。 裂纹扩展过程将逐渐贯穿基体，最后到达纤维表面。在此裂纹扩展过程将逐渐贯穿基体，最后到达纤维表面。在此过程中，随着裂纹的扩展，将逐渐消耗能量，由于能量的过程中，随着裂纹的扩展，将逐渐消耗能量，由于能量的消耗，使其扩展速率减慢，垂直表面的裂纹，还由于能量消耗，使其扩展速率减慢，垂直表面的裂纹，还由于能量的消耗，减缓它对纤维的冲击。的消耗，减缓它对纤维的冲击。 如果界面上的化学键是集中的，当裂纹扩展时，能量流散较少，如果界面上的化学键是集中的，当裂纹扩展时，能量流散较少，较多的能量集中于裂纹尖端，