【環(huán)氧板】材料

界面層是環(huán)氧板材料中連接基體和增強(qiáng)體的重要組成部分。界面層材料主要是指復(fù)合材料中需單獨(dú)制備的,用于作界面層的材料。由于其厚度較薄，一般為納米或亞微米級，因而稱其為低維材料。界面層占整個復(fù)合材料的體積比不到10%，但它卻是決定復(fù)合材料力學(xué)性能、抗環(huán)境侵蝕性能的關(guān)鍵因素之一-. 因此，了解界面層材料及其性能對界面層設(shè)計(jì)有重要作用。

對于環(huán)氧板材料,界面層材料主要是用來增強(qiáng)基體和增強(qiáng)體的結(jié)合力。不同類型的聚合物基體和增強(qiáng)體需選用不同類型的界面層材料。對于金屬基復(fù)合材料，界面層主要用來防止增強(qiáng)體和基體的過度反應(yīng),不同的復(fù)合體系也需選用不同的界面層。這將在第9章中做詳細(xì)介紹。對于陶瓷基復(fù)合材料，界面層材料主要選用層間結(jié)合力較弱的材料，以提高復(fù)合材料韌性。不同類型的基體和增強(qiáng)體的界面層材料具有較高的統(tǒng)一性，因而本節(jié)主要介紹用于陶瓷基復(fù)合材料的弱界面層材料。

具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的材料層間結(jié)合力較弱，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至材料的層面時(shí)，可使裂紋發(fā)生分義，改變裂紋擴(kuò)展方向，起到明顯的增韌效果。因此，這種材料是較為理想的界面層材料。具有層狀品體結(jié)構(gòu)的材料主要有石墨結(jié)構(gòu)的熱解碳(ryC)和六方BN.部分氧化物如層狀硅酸下面分別對其進(jìn)行介紹。節(jié)可高的六方朝酸鹽等也具有層狀結(jié)構(gòu)此外，還有一些非層狀明結(jié)合的氧化物界面層。

UHMW PE是- 種線性聚乙烯，通常分子鏈上無支鏈。 此外，有研究表明,聚合物鏈的分子末端是形成纖維結(jié)構(gòu)缺陷的主要原因，即分子鏈末端越多，結(jié)構(gòu)缺陷越多,纖維性能就會越差。因此,對于同樣質(zhì)量的聚合物，相對分子質(zhì)量增大,分子鏈末端缺陷減1，纖維強(qiáng)度增加。而UHMW - PE相對分子質(zhì)量較大,故其分子鏈末端缺陷少,纖維的強(qiáng)度較高。

UHMW PE纖維 可采用凝膠紡絲工 藝和超信拉伸技術(shù)制得。紡絲前，需選用合適的溶劑來溶解，制備出流動性和可紡性較好的紡絲液。這是因?yàn)閁HMW - PE在沒有溶劑存在的條件下，即使溫度高于熔點(diǎn)數(shù)+攝氏度，仍然沒流動性，無法加工成型。溶劑可選用十氫萘、礦物油、石蠟油或煤油等。紡絲時(shí)采用干噴紡絲工藝，即紡絲液從噴絲孔噴出以后，先進(jìn)入一段幾厘米的空氣層,再進(jìn)人凝固浴冷卻成凝膠絲條。凝膠絲條內(nèi)有大量溶劑和微孔殘留，若想得到高性能的UHMWPE纖維，還需對凝膠絲條進(jìn)行超倍拉伸。

超倍拉伸是指將凝膠原絲拉伸至原來長度的幾十倍，甚至數(shù)百倍。超倍拉伸可使原有折疊鏈結(jié)晶解體成為伸直鏈結(jié)晶,纖維轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形區(qū)均勻分散在連續(xù)的伸直鏈結(jié)晶基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮出纖維高強(qiáng)高模的優(yōu)異特性。-般而言,拉伸倍率越高,纖維的力學(xué)性能越好。UHMW一PE纖維除具有優(yōu)異的力學(xué)性能外，還具有原料價(jià)廉，良好的耐光性、耐化學(xué)腐蝕、抗沖擊、耐疲勞及良好的介電性能等優(yōu)點(diǎn)，這決定了其廣泛的應(yīng)用。

UHMW PE纖維耐磨性性能優(yōu)異，是普通聚乙烯的數(shù)十倍以上，比碳鋼、黃銅還耐磨數(shù)倍，居塑料之首。G時(shí).UHMW PE纖維還具有優(yōu)異的耐疲勞性能。 因此.UHMW PE 纖維可以制成各種高強(qiáng)繩索。又由于其密度低于海水、耐化學(xué)腐蝕、耐紫外線，故可制成海洋環(huán)境用的繩纜,其不會沉人水面制備的樹脂基環(huán)氧板材料也可用于遠(yuǎn)程帆

UHMWPE纖維具有優(yōu)良的吸收沖擊能量的能力。其密度較小，因而比吸收能較大。相比而言,UHMW - PE纖維復(fù)合材料的比吸收能是E -玻璃纖維復(fù)合材料的2倍，是芳綸纖

維和碳纖維環(huán)氧板材料的3倍。此外,其還具有良好的纖維加工性。因此,UHMW PE纖維在防彈頭盔、警用盾牌、防彈運(yùn)鈔車、防彈衣、坦克裝甲、耐切割服等領(lǐng)域具有重要用途。

UHMW-PE纖維反射雷達(dá)波數(shù)較少,其增強(qiáng)的復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗值低,對電磁波的透射率高于玻璃纖維復(fù)合材料，較適合于制造雷達(dá)罩、光纖電纜加強(qiáng)芯等構(gòu)件。

UHMW - PE纖維的主要缺點(diǎn)是耐溫性較差。-般聚乙烯的熔點(diǎn)為134 C,高度取向的UHMW- PE纖維熔點(diǎn)- -般在150 "C左右。在溫度低于100 C時(shí),UHMW - PE纖維的強(qiáng)度高于芳綸纖維,而高于100 C時(shí)則低于芳綸纖維。但UHMW - PE纖維在低溫時(shí)強(qiáng)度和模量有所提高,有研究表明其在一30 °C時(shí)，強(qiáng)度可提高30%。因此,UHMW -PE纖維主要在常溫和低溫下使用，一般使用溫度不超過100 C。此外,UHMW- PE纖維的表面能低，不易與樹脂基體黏結(jié)，作為增強(qiáng)材料時(shí)，還需對纖維表面處理，以提高纖維與基體的黏合性。

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