超細(xì)粉體普遍通過粉體改性劑進(jìn)行表面包覆改性后，再填充改性塑料中。正是由于界面區(qū)的存在,通過界面區(qū)將樹脂基體和填充材料結(jié)合成一個(gè)整體,并通過它傳遞外場作用。界面的存在也將復(fù)合材料分割成許多微區(qū),因此阻止了裂紋的擴(kuò)展、使材料破壞中斷、應(yīng)力集中的減緩等功能。目前界面工程科學(xué)工作者認(rèn)為界面作用機(jī)理主要有下面幾種理論。

1 、化學(xué)鍵理論

化學(xué)鍵理論認(rèn)為,一些填充改性塑料體系填充材料和樹脂基體間之所以形成強(qiáng)的結(jié)合,是因?yàn)橥ㄟ^化學(xué)鍵將兩者連接在一起。化學(xué)鍵的連接有幾種類型樹脂基體分子鏈上的官能團(tuán)與填料表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，填料材料表面用粉體改性劑進(jìn)行處理，粉體表面改性劑分子一部分帶有可與填充材料表面官能團(tuán)反應(yīng)的基團(tuán),另一部分含有可與樹脂基體大分子反應(yīng)的官能團(tuán),形成填充材料與樹脂基體之間的化學(xué)鍵連接界面區(qū)中的表面活性劑分子,其一端與填充材料表面的官能團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)鍵,另一端與樹脂基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但以某種形式形成強(qiáng)的結(jié)合,或者是相反的情況。

化學(xué)鍵理論廣泛解釋了粉體表面改性劑的作用,對指導(dǎo)選擇粉體表面改性劑、合成新的表面處劑,指導(dǎo)無機(jī)填充改性聚合物復(fù)合材料的制備起到?jīng)Q定性作用。

2、界面潤濕理論

該理論認(rèn)為,填充材料與樹脂基體間的結(jié)合模式屬于機(jī)械粘附與潤濕吸附。機(jī)械粘附模式是一種機(jī)械鉸合現(xiàn)象,即樹脂固化后,大分子進(jìn)入填充材料表面的凹陷、微孔洞中形成機(jī)械鉸鏈潤濕吸附模型是物理吸附現(xiàn)象,是范德華力作用,兩種作用實(shí)際上往往同時(shí)存在。樹脂基體在填充材料表面良好的潤濕是極其重要的,若潤濕不良,受到外力的作用時(shí),在界面處產(chǎn)生脫鉆,界面區(qū)就成了應(yīng)力集中物,應(yīng)力集中效應(yīng)導(dǎo)致復(fù)合材料在低應(yīng)力下破壞。若能形成完全潤濕,則由物理吸附產(chǎn)生的鉆附力能超過樹脂基體的內(nèi)聚能,就能產(chǎn)生好的復(fù)合效果。

3、減弱界面局部應(yīng)力作用理論

該理論認(rèn)為,處于樹脂基體和填充材料之間的處理劑,提供了一種具有“自愈能力”的化學(xué)鍵。這種化學(xué)鍵在外力的作用下,處于不斷斷裂和形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)头肿游?如水浸蝕復(fù)合材料時(shí),將使界面的化學(xué)鍵斷裂,同時(shí)在應(yīng)力作用下,處理劑能沿填充材料的表面滑移到新的位置后,已斷裂的鍵又能重新結(jié)合成新鍵,使樹脂基體與填充材料之間仍能保持一定的薪合強(qiáng)度。這個(gè)變化過程的同時(shí),也使應(yīng)力松弛,從而減弱了界面區(qū)中第一類微觀應(yīng)力集中,也可減緩復(fù)合材料的破壞。

4、變形層理論

該理論認(rèn)為,對填充材料進(jìn)行表面處理的處理劑在填充材料與樹脂基體間的界面形成了一層塑性層,當(dāng)受到外力作用時(shí),它能發(fā)生形變,松弛界面應(yīng)力作用,同時(shí)還能阻止裂紋擴(kuò)展,使復(fù)合材料免遭破壞。

5、抑制層理論

該理論認(rèn)為,對填充材料進(jìn)行表面處理的處理劑構(gòu)成了界面區(qū)的一部分,其彈性模量介于高彈性模量的填充材料和低彈性模量的樹脂基體之間,能起到均勻傳遞應(yīng)力,從而減弱界面應(yīng)力作用。摩擦理論該理論認(rèn)為,樹脂基體與填充材料間界面的形成粘接是由于摩擦作用,樹脂基體與填充材料間的摩擦系數(shù)決定了復(fù)合材料的強(qiáng)度。對填充材料進(jìn)行表面處理,其作用在于增加了樹脂基體與填充材料間的摩擦系數(shù),從而使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。

終上所述，不管界面作用機(jī)理分為多少種理論，但是最終的效果表達(dá)為，對超細(xì)粉體的分散、增加與樹脂的相容性，提升塑料制品的各項(xiàng)性能。

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