玻璃纤维的表面改性及梯度玻纤增强复合材料研究

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1、摘要论文采用两种硅化合物对玻璃纤维表面进行改性，制备出梯度玻璃纤维(MGFl和MGF2)，并以此分别对PP和SAN树脂进行复合增强，重点研究了不同改性方法对梯度玻璃纤维增强复合材料界面结合状态的影响。1．通过对玻璃纤维的纯化处理，并以正硅酸乙酯(TEOS)并II聚甲基硅氧烷(PDMS)为原料，对短玻璃纤维表面进行接枝改性，制备出MGFl／PP复合材料。利用场发射扫描电镜(FESEM)、FTIR、拉伸强度测量、冲击强度等测试技术，研究了MGFj及MOFl／PP复合材料的结构与性能。玻璃纤维的FESEM结果显示，玻

2、璃纤维表面均匀的覆盖了一层有机硅薄膜。FTIR分析表明，有机硅薄膜含有．Si．O．和．si．R．柔性链节，具有由无机相向有机相逐渐过渡的梯度结构。MGFl／PP复合材料的力学性能和冲击断面FESEM结果均表明MGFl与PP基体具有很好的相容性。与偶联剂处理的玻璃纤维增强PP复合材料相比，有机硅薄膜层的梯度结构使得纤维与基体间的粘结强度、应力以及能量的传递效果明显改善，从而提高了复合材料的力学性能。2．利用自制的苯基三乙氧基硅(PTES)jfEITEOS对玻璃纤维的表面进行改性处理，制备了MGF2。纤维的FESE

3、M结果表明苯基硅氧基团(．O—Si．Ph)的引入，使MGF2表面覆盖的有机硅薄膜层更加均匀。FTIR分析表明纤维表面具有大量的弱极性苯基基团，且有机硅薄膜层也具备无机相向有机相逐渐过渡的梯度结构。MGF2／SAN复合材料的冲击断面的FESEM结果证实两相间具有良好的界面作用、分散性和相容性。关键词：聚甲基硅氧烷，苯基三乙氧基硅，正硅酸乙酯，表面改性，梯度玻璃纤维，复合材料，界面Studyonthesurfacemodificationofglassfiberandthecompositesreinforcedb

4、ygradientglassfiberAbstractInthisarticle，thegradientglassfiber(MGFlandMGF2)werepreparedwithtwokindsoforganicsiliconcompoundmodifyingonglassfibersurface，andthentheMGFIandMGF2wereusedtoreinforcePPresinandSANresin，theemphasesinthisarticlewereputoninfluenceofthe

5、interphaseofgradientglassfiberreinforcedcompositesbydifferenttreatment．1．Withthepurificationofshortglassfiber，Tetraethylorthosilicate(TEOS)andPolydimethylsiloxane(PDMS)weremodifiedonthesurfaceofglassfibersasrawmaterial，andthenMGFl／PPcompositeswereprepared．FE

6、SEM，FTIP’tensilestrength，impactstrengthwereusedforinvestigatingpropertyandstructureofMGFjandMGFl／PPcomposites．TheFESEMphotosofglassfibersshowedthatglassfiberswerecoveredwiththeorganicsiliconmembrane．FTIRresultsshowedthatthesiliconmembraneconsistedof-Si—O—and

7、—Si-R-flexiblesegment，andthissiliconmembranechangedgraduallyfrominorganicphasetoorganicphaseonthesurfaceoftheglassfiber．ThemechanicalpropertyofMGF／PPcompositesandtheimpactfractureFESEMphotosshowedthattherewerebettercompatibilityandinterfacialbehaviorbetweenM

8、GFlandPPmatrix．Comparedwithglassfiber／PPcompositestreatedbycouplingagent，thisgradedstructureimprovedcohesionalstrength、transferefficiencyofstressandenergybetweenMGFlandPPmatrix．2．Usingglassfiber