由于優(yōu)異的力學(xué)性能，玻璃纖維增強樹(shù)脂基復合材被廣泛的研究應用。但玻璃纖維屬于無(wú)機非金屬材料，其表面光滑，化學(xué)性惰而限制了其應用。通過(guò)對玻璃纖維表面的改性，提高其表面化學(xué)活性和粗糙度，改善與樹(shù)脂基體的界面結合。
　　
　　玻璃纖維表面物理沉積改性是將改性物質(zhì)在玻璃纖維表面上沉積一層或者多層，以提高玻璃纖維表面的粗糙度和與樹(shù)脂基體的相容性。常見(jiàn)的改性物質(zhì)可以分為有機化合物、無(wú)機化合物、有機—無(wú)機混合物等。
　　
　　1、玻璃纖維表面有機化合物物理沉積改性
　　將特有的有機化合物包裹在玻璃纖維的表面，并將其作為橋梁使玻璃纖維與樹(shù)脂基體有更好的界面結合。
　　
　　Zhu通過(guò)可逆加成斷裂鏈轉移（RAFT）聚合自組裝合成了兩親型施膠劑PBAM和PBAMD。這種不含表面活性劑的施膠劑能在GF表面產(chǎn)生氫鍵和靜電吸附。同時(shí)，能與聚丙烯（PP）基體形成分子糾纏、烷基陽(yáng)離子和σ-π共軛，從而改善玻璃纖維與PP基體之間的界面結合性。研究表明，PBAMD改性的GF/PP復合材料的拉伸強度和彎曲強度比未改性的復合材料分別提高了25.8%和33.1%。
 

　　
　　Mun等研究了不同纖維表面的聚多巴胺（PDA）改性對環(huán)氧樹(shù)脂復合材料力學(xué)性能影響。研究表明，芳綸和玻璃纖維表面PDA改性對復合材料的抗拉強度，并沒(méi)有得到有效的提高，而碳纖維表面改性對復合材料的強度和韌性都有所提高。
　　
　　2、玻璃纖維表面無(wú)機化合物物理沉積改性

　　通過(guò)將一定結構的無(wú)機材料或者富含較多官能團的無(wú)機材料包覆在玻璃纖維的表面，提高其表面粗糙度和化學(xué)活性，增強纖維與樹(shù)脂間的機械聯(lián)鎖和界面結合。

　　Sabri等通過(guò)電噴霧沉積法（ESD）將碳納米管沉積在玻璃纖維的表面，制備了玻璃纖維增強酚醛樹(shù)脂基復合材料，并采用雙懸臂梁試驗方法（DBC）測定了Ｉ型層間斷裂韌性。研究表明，玻璃纖維表面改性后的復合材料，其斷裂韌性要比玻璃纖維表面未改性的復合材料提高34%。通過(guò)斷口形貌分析揭示了層間斷裂韌性增強的機制，改性玻璃纖維增強復合材料在斷裂時(shí)存在纖維橋接行為，這種行為的發(fā)生可以有效地提高復合材料的斷裂韌性。
 

　　
　　Song等在原子尺度上研究了石墨烯和單壁碳納米管（CNTs）涂層對玻璃纖維增強環(huán)氧樹(shù)脂界面性能的影響。以二氧化硅結構表示玻璃纖維，將石墨烯和單壁碳納米管夾在環(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅之間，形成夾層結構。利用分子動(dòng)力學(xué)模擬分析了夾芯結構的界面脫粘行為。脫粘從靠近界面的環(huán)氧樹(shù)脂邊緣開(kāi)始，向環(huán)氧樹(shù)脂內部擴散，表現出內聚破壞模式。盡管環(huán)氧樹(shù)脂和碳納米管之間開(kāi)始了脫粘，但環(huán)氧樹(shù)脂和碳納米管之間的聯(lián)鎖阻止了聚合物鏈的進(jìn)一步運動(dòng)，導致在二氧化硅和碳納米管之間的界面發(fā)生失效，呈現膠粘劑失效模式。研究表明，石墨烯和單壁碳納米管的加入顯著(zhù)提高了環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維之間的界面能，纖維與環(huán)氧樹(shù)脂基體的界面結合力也得到了提升。
 

　　
　　3、玻璃纖維表面有機-無(wú)機混合物物理沉積改性
　　有機化合物和無(wú)機化合物共同對玻璃纖維表面進(jìn)行沉積改性，其各自發(fā)揮獨有的優(yōu)勢與特點(diǎn)，提升玻璃纖維與樹(shù)脂基體的界面結合。
　　Yuan等通過(guò)將聚多巴胺/碳化硅/聚乙烯亞胺共沉積在玻璃纖維的表面，制備了聚四氟乙烯纖維與改性玻璃纖維混雜織物復合材料。運用拉伸和剝離測試，得出改性玻璃纖維織物的界面黏附性增強了47.8%。這是由于功能涂層對玻璃纖維織物表面的改性，提高了織物表面的粗糙度和豐富的氨基，從而改善了玻璃纖維織物與聚四氟乙烯基體界面結合強度。
 

　　
　　Liu等研發(fā)了一種新型的兩親性施膠劑，用來(lái)改善玻璃纖維增強聚丙烯復合材料之間因其化學(xué)惰性和兩種原材料表面能的巨大不匹配而導致的界面結合弱的現象。研究表明，改性后的玻璃纖維增強聚丙烯復合材料，界面抗剪強度增加到了17.62MPa，分別比純玻纖-聚丙烯界面（8.34MPa）和商用玻纖-聚丙烯界面（11.14MPa）提高了111.3%和51.2%。
 

　　
　　資料來(lái)源：《趙智奎,戚棟明,王龍飛等.玻璃纖維界面改性及其復合材料力學(xué)性能的研究進(jìn)展[J].紡織科學(xué)與工程學(xué)報,2023,40(03)》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！