【環(huán)氧板】材料設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)

環(huán)氧板材料設(shè)計(jì)是基礎(chǔ),環(huán)氧板材料制備是關(guān)鍵。在制備環(huán)氧板材料之前,還需了解環(huán)氧板材科制備工藝原理。不論哪種類(lèi)型的環(huán)氧板材料,其制備方法在大類(lèi)上都可分為液相法、氣相法和周相法。三種方法主要涉及的問(wèn)題分別是潤(rùn)濕動(dòng)力學(xué)、沉積動(dòng)力學(xué)和燒結(jié)動(dòng)力學(xué)。每個(gè)問(wèn)題的側(cè)重方向不同，下面分別予以介紹。

簡(jiǎn)單介紹了環(huán)氧板現(xiàn)象，這里進(jìn)一步介紹潤(rùn)濕過(guò)程。首先需要先知道兩個(gè)重要的概念，即表面張力和表面能。

固體或液體中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)周?chē)即嬖诹?chǎng)。在固體或液體內(nèi)部，質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)是對(duì)稱(chēng)的。但在表面，質(zhì)點(diǎn)排列的周期重復(fù)性中斷，處于表面層質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性被破壞，即一方面表面質(zhì)點(diǎn)受到體相內(nèi)相同物質(zhì)原子的作用,另一方面受到性質(zhì)不同的另相物質(zhì)原子的作用，該作用力不能相互抵消，因而界面處分子會(huì)顯示出一-些獨(dú)特性質(zhì)。材料表面原子受到體相內(nèi)相同物質(zhì)原子的作用力大于與之接觸的另一相物質(zhì)對(duì)其的作用力，于是表面原子就沿著與表面平行的方向增大原子間的距離，總的結(jié)果相當(dāng)于有- 種張力將表面原子間的距離擴(kuò)大了,稱(chēng)此力為表面張力。不同材料(液體)的表面張力不同，這與分子間的作用力(包括色散、極性和氫鍵)大小有關(guān)。相互作用力大的物體,其表面張力高:相互作用力小的物體,其表面張力低。但不論表面張力大小，物體總是力圖減小其表面，以降低其表面能,使體系趨于穩(wěn)定。需要注意的是，表明張力不是一種力,其單位是N/m。

表面能亦稱(chēng)為表面自由能.系指表面層原子比物體內(nèi)部原子具有的多余能量政老記有面層中或兩相界而處的全部分子所具有的全部勢(shì)能的總和就叫表面能或界面能即在恒溫恒壓條件下,使體系可逆地增加單位表而積引起系統(tǒng)自由能的增量，單位是J/mi。由于表面層的分子都受到指向內(nèi)部的力的作用，若要把分子從內(nèi)部移到表面層去,環(huán)境就必須克服這個(gè)力而做功，此功為表面功。

比表面自由能是保持體系的溫度、壓力和組成不變，可逆地增加單位表面積時(shí),Gibbs自由能(函數(shù))的增加值，又稱(chēng)其為比表面Gibbs自由能(函數(shù)),或簡(jiǎn)稱(chēng)為比表面能，用符號(hào)Y或σ表示,單位為J/m2。

具有表面張力、表面自由能和比表面能三重含義,其中表面張力和表面自由能分別是用力學(xué)方法和熱力學(xué)方法研究液體表面現(xiàn)象時(shí)采用的物理量，具有相同的量綱,卻又具有不同的物理意義。對(duì)于液體表面，表面張力等于表面能。對(duì)于固體表面，表面張力不等于表面能。由于固體表面張力很小，固體的表面能數(shù)值大于表面張力。

制備環(huán)氧板材料時(shí)主要涉及的是固液潤(rùn)濕和毛細(xì)現(xiàn)象。固液潤(rùn)濕過(guò)程有三種情況。設(shè)氣一固、氣液和固液的界面張力分別為orn0on和0_..下面分別對(duì)三種情況討論。

單位面積時(shí)，在恒溫、恒壓下，這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的吉布斯自由能變化為是將氣圖界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐核慕缍倪^(guò)程.而液體表面在這個(gè)過(guò)程并沒(méi)有變化。同理，當(dāng)界面均為1個(gè)單位而積時(shí),在恒溫、但壓下，這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的吉布斯自由能變化為在中,液一固界面取代了氣-固界面的同時(shí)，氣液界面也擴(kuò)大了同樣的面積。該潤(rùn)濕過(guò)程又稱(chēng)為鋪展。在恒溫、恒壓下，當(dāng)鋪展面積為一個(gè)單位面積時(shí)，系統(tǒng)的吉布斯自由能變化此時(shí)一AG。又成為鋪展系數(shù)，記為S。當(dāng)S≥0時(shí)，液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展，這是環(huán)氧板材料制備時(shí)的理想狀態(tài)。碳纖維表面處理的目的就是提高0r，以達(dá)到聚合物在纖維表而自動(dòng)鋪展的目的。

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