X/Y × Y/Z
= X/Z
2、对于含有 2 中组分的复合材料，其典型的结构 0-3 型、1-3 型、2-3 型、2-2 型和 3-3 型分 别指什么结构？ 见 P8 答：0-3 型指增强体或功能体为弥散、孤立的颗粒状材料，基体为网络体状的连续材料。 1-3 型指增强体或功能体为纤维状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-3 型指增强体或功能体为片状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-2 型指增强体或功能体、基体均为片状的连续材料。 3-3 型指增强体或功能体、基体为网络体状的连续材料。
化学键理论：偶联剂--架桥剂 内容： 认为： 基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能起化学反应。 因此树脂基体与增强体之间形成化学键的结合， 界面的结合力是主价键力的作用。 偶联剂正 是实现这种化学键结合的架桥剂。 优点： 在偶联剂应用于玻璃纤维复合材料中得到了很好的证明， 也被界面研究 的实验多证实。 不足：聚合物不具备活性基团 不具备与树枝反应的集团，但仍能让偶联剂达到良好处理效果 硅烷偶联剂中双键的作用： 当硅烷偶联剂分子结构带有不饱和双键时， 由于不 饱和双键可与聚酯树脂反应，故提高了聚酯玻璃钢的强度（Br2）---41 页 非树脂基复合材料的基体与界面结构 1.非树脂基复合材料的界面类型 P47 2.非树脂基复合材料的界面结合形式 机械结合 溶解与浸润结合 反应界面结合 为能达到化学相容性，使界面处于稳定状态，可采取的办法： 在复合温度下使其热力学平衡 利用退化反应的化学动能与化学势能相平衡 使特殊表面能的影响最小 控制凝聚作用使总表面能最小 氧化结合 混合结合
复合体系的界面结合特性 1.复合材料界面形成过程： （界面是怎样形成的） 1、.基体与增强材料的接触和浸润过程 2．基体与增强材料通过相互作用使界面固定阶段。 2.按照怎样固化分类：有固化剂引发树脂官能团反应固化 以树脂本身官能团进行反应固化 3.胶束（胶粒） ：密度大 4.胶絮：密度小 5.树脂抑制层：在增强体表面形成的有序树脂胶束层 6.界面区的作用：使基体与增强体结合形成材料整体，并在外力场作用下的应力传递 7.以连续纤维为增强体的树脂基复合材料，增强体沿纤维的轴向是连续的，但其界面的微观 结构与非连续纤维为增强体的复合材料仍是一致的 8.树脂基复合材料的界面结合理论 润湿理论：指出：要使树脂对增强体紧密接触，就必须使树脂对增 强体表面很好地 浸润。 前提条件：液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界表面张力。 结合方式：属于机械结合与润湿吸附（范德华力） 。 优点：解释了增强体表面粗化、表面积增加有利于提高与基体树脂界面结合力的事实。 不足：不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界面粘结强度提高的现象。
3、材料的符合效果 组分效果、结构效果、尺度效果、界面效果 P11 会考名词解释 4、P13 建立材料的微观模型往往包含两方面内容：一是材料的几何结构模型；二是材料的 物理模型，即计算场量的理论和方法。 5、复合材料的性质与一般规律 P16
复合材料的界面状态解析 1.界面的特点 P20 2.界面效应的分类 P20 3.界面的研究对象 增强体表面的有关问题 表面处理物质的有关问题 表面处理的最优化技术 粉体材料在基体中的分散 复合技术的优化及其机理 3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键 力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。 反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中 的扩散（反应后期） 。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、 时间、气氛等）来控制界面反应的程度。 界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大 多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应力可使其发生破坏，因此，界面结合先随 反应程度提高而增加结合强度，但反应达到一定程度后，界面结合有所减弱。 4、混合结合：上述界面结合方式的混合，实际情况中发生的重要的界面结合形式。 十五、简述影响增强材料与基体粘结性能的因素。 固-液复合过程中，固体表面与液体的浸润性。 不同组分的分子或原子彼此相互接近时的状态，形成化学结合时相互作用的强弱。
第一章 1.复合材料定义 P1 2.发展历史：原始复合材料 现代意义上的复合材料 3.复合材料类型 从工程应用的角度分类 1.结构复合材料 2.功能复合材料
绪论
3.各相的作用:复合材料的结构通常是一个相为连续相， 称为基体； 起到将材料粘结为一个整 体，并赋予材料一定形状、传递外界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用 而另 一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相， 与连续相相比， 这种分散相的性能优越， 会使材料的强度增加和性能改善作用，故常称为增强体 (也称为增强材料、 增强相等)。 在 基体与增强体之间存在着界面。 （极为重要的微结构） 。界面的作用，相互置换与转线性效应：线性指量与量之间成正比关系。平行效应、平均效应、相补效应、 相 抵效 应。 ① 平均效应：它是复合材料所显示的最典型的一种效应。它可以表示为： Pc=PmVm+PfVf 式中，P 为材料性能，V 为材料体积含量，角标 c、m、f 分别表示复合材料、基 体和增强体 ② 平行效应：显示这一效应的复合材料，其组成复合材料的各组分在复合材料中，均 保留本身的作用，既无制约，也无补偿。 ③ 相补效应：组成复合材料的基体与增强体，在性能上能互补，从而提高了综合性能， 则显示出相补效应 ④ 相抵效应：基体与增强体组成复合材料时，若组分间性能相互制约，限制了整体性 能提高，则复合后显示出相抵效应。 （2）非线性效应：非线性指量与量之间成曲线关系。相乘效应、诱导效应、共振效 应、 系统效应。 相乘效应：两种具有转换效应的材料复合在一起，即可发生相乘效应。即：
1、微裂纹破坏理论 2、界面破坏理论； 3、化学结构破坏理论 复合材料界面优化设计 复合材料界面的优化设计： 1、首先应该注意材料的应用要求 2、弹性模量的设计； 3、界面的残余应力； 4、基体与增强体的相容性； 5、相间的动力学效果； 6、偶联剂的性能。
复合体系的典型界面反应 1.基材间的粘结性直接相关因素：P61 无机---有机 1.玻璃纤维-聚合物体系进行表面处理的目的：P61 2.表面处理结构：表面处理剂一般都带有能与硅羟基起化学反应的活性羟基 3.以硅烷偶联剂为例来说明这种反应的历程：P6 4.碳纤维-聚合物体系--常用极性表面官能团来解释碳纤维的表面特性 5.通过各种途径来改变表面官能团的种类和数量，就有可能使纤维和树脂形成更好的粘结而 提高其复合材料的综合性能。 6.填充材料--炭黑，水合二氧化硅，玻璃纤维。 无机--无机 1.纤维增韧陶瓷 例如： 在氮化硅中加入短纤维或晶须可以大幅度的提高材料的断裂韧性 2.水泥基复合材料 P65 玻璃纤维增强混凝土 目的： 两种类型的侵蚀： 一种化学侵蚀，二是应力侵蚀 3.碳纤维增强混凝土，经处理的碳纤维有富集 Ca2+的作用，这种作用的影响：可能导致纤维 表面的水泥早期水化，表现为碱处理-水泥浆体的屈服应力及表观粘度增大。 无机--金属(不重要) 1.复合材料的界面必须保持良好的结合状态，且在使用的高温条件下保持长时间的化学稳定 性，使之不能因发生化学反应而降低力学性能。 有机--有机(不重要)
4. 复合材料区别于任意复合材料的一个主要特征是多相结构存在着复合效应 5.复合材料的主要特点： 1 不仅保持其原组分的部分优点，而且具有原组分不具备的特性； 2 材料的可设计性 3 材料与结构的一致性。 6.复合材料区别于一般混合材料的重要标志----界面、界面效应对复合材料性能的巨大影响 第二章 复合材料的复合效应
树脂基复合材料界面的破坏机理 1.能量流散概念：在裂纹的扩张的过程中，将随着裂纹的发展逐渐消耗能量，并且由于能量 的流散而减缓裂纹的发展，对于垂直纤维的裂纹峰还将减缓对纤维的冲击 2.树脂在玻璃纤维界面上生成的键分类 如果界面上的化学键是集中的，当裂纹发展时，能量流散少或能量集中于裂纹峰， 可能没有引起集中键的破坏就冲断纤维，造成材料的破坏。 当键集中时，当裂纹扩展时，未冲断纤维仅引起集中键的破坏，此时能量流散主要 在于键能的破坏而造成界面脱粘。此时如果增加能量也可能引起纤维破坏。 如果化学键是分散的，树脂自界面逐渐分离，键逐渐破坏，这样，应力没有集中 与裂纹峰而逐渐消耗能量，引起脱粘破坏。 3.介质引起界面破坏的机理 水引起玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏为例： 玻璃纤维经多层吸附形成了不易除去的水膜。 发生水与玻璃纤维和树脂的化学变化，引起界面脱粘，造成复合材料的破坏。 进入界面的水将使树脂发生溶胀，界面上产生拉伸应力，界面遭受破坏。 4.复合材料界面破坏机理的观点
1.有机纤维---芳纶纤维 2.芳纶纤维的特点：本身表面惰性，也是用来增强高性能树脂
复合材料的界面处理技术 1.目的：为了获得好的界面粘结，通常要对增强材料的表面进行有针对的处理，以改善其表 面性能，获得与基体的良好界面粘结。 增强材料的表面处理 1.玻璃纤维表面处理的目的和意义： 所谓表面处理，就是在增强体表面涂覆上一种称为表面处理剂的物质，这种表面处理剂 包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质， 它有利于增强体与基体间形成一个良好的粘结界 沃兰(Vo1an)，结构式为 ： 面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。 2.偶联剂的定义： 答：偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子两端通常含有性质不同的基团，一端的基团与 增强体表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和基体发生化学作用或物理作用， 从而使增强体和基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效 地抵抗了水的侵蚀。 3.偶联剂的分类 按化学组成，偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两大类， (1)有机酸氯化铬络合物类偶联剂
化学结合的形式（主价键结合：共价键、离子键、金属键等；次价键作用：静电作用、诱导 力、色散力、氢键、分子间的扩散等） 。 表面及界面化学基础 1.表面张力名称解释 P22 2.比表面积名词解释 P23 3.表面张力的影响因素 表面张力与物质结构.性质有关。不同物质性质结构的分子间相互作用力不同，分子 间作用力越大，相应的表面张力越大。 物质的表面张力与他相接触的另一相物质有关。 表面张力随温度不同而不同，一般温度升高，表面张力下降。 恒温恒压下， 任何物质都有自动向自由能减小的方向移动的趋势， 表面能也有自动减 小的趋势。 4.降低表面能的方法 通过自动收缩表面积实现 通过降低比表面能来实现 5.表面吸附按作用力分为：物理吸附、化学吸附 6.按作用力分类（定义，特点）P24 物理吸附 化学吸附 7.粘附功与内聚功;都是分离物质 P24 8.接触角 掌握 Young 公式 P25 Young 公式讨论了液体对固体的润湿条件： 降低液-固表面能和液-气表面能或者增大固-气表面能有助于润湿。 =0（lv=sv-sl） ，完全浸润；0<<90（lv>sv-sl>0） ，部分浸润；>90（sv<sl） ，完全不浸润。 9.接触角和表面张力都是表征物质表面的重要参数 10.滞后效应=前进角-后退接触角 11.产生滞后效应的原因 污染---化学实验洗涤仪器 亚稳态 固体表现的粗糙度 表面的化学不均匀性 12. 液体对于固体表面的润湿规律是：增强体（固体）的表面张力必须大于基体（液体）的表面 张力才能实现，因此，知道固体的表面张力是必要的 。 13.增强体或功能体的表面张力必须大于基体的表面张力才能实现增强体与基体相互间良好 的侵润。 14.界面的相容性与粘结----相容性的判定 相容性是根据在混合时的吉布斯(Gibbs)的自由能变化△G 来确定。