環(huán)氧板材料的界面相容性是指在制備、加工和使用過程中，環(huán)氧板材料各組元之間的相互配合程度。這主要包括兩大部分物理相容性和化學(xué)相容性。前者主要是指在應(yīng)力作用下和溫度變化時(shí)，材料性能和材料參數(shù)之間的關(guān)系。這又可以分為力學(xué)相容性和熱物理相容性。力學(xué)相容性主要是指環(huán)氧板材料基體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性,可以將外部載荷均勻地傳遞到增強(qiáng)體上，而不會(huì)產(chǎn)生明顯的不連續(xù)現(xiàn)象。熱物理相容性則主要是指基體和增強(qiáng)體在溫度變化時(shí)相互配合的程度。本章主要介紹物理相容性的熱物理相容性問題。環(huán)氧板材料的化學(xué)相容性相對(duì)較為復(fù)雜,其中最重要的問題是基體與增強(qiáng)體的化學(xué)反應(yīng)。

基體和增強(qiáng)體的熱膨脹系數(shù)一般而言，環(huán)氧板材料的制備溫度和服役溫度都有 熱應(yīng)力，這將對(duì)環(huán)氧板材料性能產(chǎn)生一 定的會(huì)有所不同。因此，環(huán)氧板材料在服役時(shí)便會(huì)產(chǎn)生

無論環(huán)氧板材料界面是以何種方式結(jié)合的，環(huán)氧板材料總是在- 定溫度下制備的:而在該溫度下，環(huán)氧板材料各組元是熱膨脹匹配的。然而，環(huán)氧板材料一般在高于或低于制備溫度下服役。纖維和基體便會(huì)因熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生熱失配，進(jìn)而產(chǎn)生界面熱應(yīng)力。界面熱應(yīng)力又分為徑向熱應(yīng)力、軸向熱應(yīng)力和環(huán)向熱應(yīng)力。其中，徑向熱應(yīng)力是由纖維徑向與基體熱失配引起的,軸向熱應(yīng)力是由纖維軸向與基體熱失配引起的，環(huán)向熱應(yīng)力則是由纖維環(huán)向與基體熱失配產(chǎn)生的。軸向熱應(yīng)力較大時(shí)可能造成基體屈服或開裂，徑向熱應(yīng)力和環(huán)向熱應(yīng)力則可能使界面脫黏。圖8-1所示為由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的界面脫黏和基體開裂的微觀形貌。下面主要介紹軸向熱應(yīng)力。

一般而言,高模量、高強(qiáng)度纖維的熱膨脹系數(shù)小于基體的熱膨脹系數(shù)。簡(jiǎn)單示意了纖維徑向熱應(yīng)力產(chǎn)生的過程。所示為制備溫度下，基體和纖維的熱匹配狀態(tài)。 當(dāng)環(huán)氧板材料服役溫度低于其制備溫度時(shí)基體收縮程度大于纖維軸向收縮程度，如圖8- 2(6)開示此時(shí)，纖維受壓應(yīng)力，基體受執(zhí)應(yīng)力。而當(dāng)環(huán)氧板材料服役溫度高于其制備溫度時(shí)，基體打光程度則會(huì)小于纖維軸向伸長(zhǎng)程度如圖82(c)所示。此時(shí),纖維受拉應(yīng)力，基體受壓

將在沒有外力作用下.物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)稱為相。 不同相之間會(huì)有明確的物理界面。該物理界面不是幾何意義上的面，而是具有一定厚度的區(qū)域。由于界面原子能量不同于界面兩側(cè)原子能量，因而該區(qū)域具有不同于相鄰兩相的特殊性 質(zhì)。- -般將固相或液相與氣相的界面稱為表面。環(huán)氧板材料的界面是指基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著變化、構(gòu)成彼此結(jié)合、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。界面相則是環(huán)氧板材料中組元材料之間具有一定尺度、在結(jié)構(gòu)和原組元材料上有明顯差別的新相。

環(huán)氧板材料界面在物理結(jié)構(gòu)上呈層狀或帶狀,厚度-般是不均勻的,其厚度約在數(shù)納米至數(shù)微米之間。雖然界面較小，但其仍有自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，且不同于基體和增強(qiáng)體中的任何一相。環(huán)氧板材料界面在化學(xué)成分上也較為復(fù)雜，可以是基體和增強(qiáng)體相互擴(kuò)散的產(chǎn)物,也可以是基體和增強(qiáng)相的化學(xué)反應(yīng)物，還可以是單獨(dú)制備的一層物質(zhì),其化學(xué)組成也會(huì)完全不同于基體和反應(yīng)物。此外，界面還可能含有增強(qiáng)體涂層元素和環(huán)境帶來的雜質(zhì)元素等。環(huán)氧板材料界面是環(huán)氧板材料中極為重要的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響環(huán)氧板材料的性能。因此，深人研究界面性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行控制，是獲得高性能環(huán)氧板材料的關(guān)鍵。