超細(xì)粉體普遍通過(guò)粉體改性劑進(jìn)行表面包覆改性后，再填充改性塑料中。正是由于界面區(qū)的存在,通過(guò)界面區(qū)將樹(shù)脂基體和填充材料結(jié)合成一個(gè)整體,并通過(guò)它傳遞外場(chǎng)作用。界面的存在也將復(fù)合材料分割成許多微區(qū),因此阻止了裂紋的擴(kuò)展、使材料破壞中斷、應(yīng)力集中的減緩等功能。目前界面工程科學(xué)工作者認(rèn)為界面作用機(jī)理主要有下面幾種理論。

1 、化學(xué)鍵理論

化學(xué)鍵理論認(rèn)為,一些填充改性塑料體系填充材料和樹(shù)脂基體間之所以形成強(qiáng)的結(jié)合,是因?yàn)橥ㄟ^(guò)化學(xué)鍵將兩者連接在一起?；瘜W(xué)鍵的連接有幾種類型樹(shù)脂基體分子鏈上的官能團(tuán)與填料表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，填料材料表面用粉體改性劑進(jìn)行處理，粉體表面改性劑分子一部分帶有可與填充材料表面官能團(tuán)反應(yīng)的基團(tuán),另一部分含有可與樹(shù)脂基體大分子反應(yīng)的官能團(tuán),形成填充材料與樹(shù)脂基體之間的化學(xué)鍵連接界面區(qū)中的表面活性劑分子,其一端與填充材料表面的官能團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)鍵,另一端與樹(shù)脂基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但以某種形式形成強(qiáng)的結(jié)合,或者是相反的情況。

化學(xué)鍵理論廣泛解釋了粉體表面改性劑的作用,對(duì)指導(dǎo)選擇粉體表面改性劑、合成新的表面處劑,指導(dǎo)無(wú)機(jī)填充改性聚合物復(fù)合材料的制備起到?jīng)Q定性作用。

2、界面潤(rùn)濕理論

該理論認(rèn)為,填充材料與樹(shù)脂基體間的結(jié)合模式屬于機(jī)械粘附與潤(rùn)濕吸附。機(jī)械粘附模式是一種機(jī)械鉸合現(xiàn)象,即樹(shù)脂固化后,大分子進(jìn)入填充材料表面的凹陷、微孔洞中形成機(jī)械鉸鏈潤(rùn)濕吸附模型是物理吸附現(xiàn)象,是范德華力作用,兩種作用實(shí)際上往往同時(shí)存在。樹(shù)脂基體在填充材料表面良好的潤(rùn)濕是極其重要的,若潤(rùn)濕不良,受到外力的作用時(shí),在界面處產(chǎn)生脫鉆,界面區(qū)就成了應(yīng)力集中物,應(yīng)力集中效應(yīng)導(dǎo)致復(fù)合材料在低應(yīng)力下破壞。若能形成完全潤(rùn)濕,則由物理吸附產(chǎn)生的鉆附力能超過(guò)樹(shù)脂基體的內(nèi)聚能,就能產(chǎn)生好的復(fù)合效果。

3、減弱界面局部應(yīng)力作用理論

該理論認(rèn)為,處于樹(shù)脂基體和填充材料之間的處理劑,提供了一種具有“自愈能力”的化學(xué)鍵。這種化學(xué)鍵在外力的作用下,處于不斷斷裂和形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)头肿游?如水浸蝕復(fù)合材料時(shí),將使界面的化學(xué)鍵斷裂,同時(shí)在應(yīng)力作用下,處理劑能沿填充材料的表面滑移到新的位置后,已斷裂的鍵又能重新結(jié)合成新鍵,使樹(shù)脂基體與填充材料之間仍能保持一定的薪合強(qiáng)度。這個(gè)變化過(guò)程的同時(shí),也使應(yīng)力松弛,從而減弱了界面區(qū)中第一類微觀應(yīng)力集中,也可減緩復(fù)合材料的破壞。

4、變形層理論

該理論認(rèn)為,對(duì)填充材料進(jìn)行表面處理的處理劑在填充材料與樹(shù)脂基體間的界面形成了一層塑性層,當(dāng)受到外力作用時(shí),它能發(fā)生形變,松弛界面應(yīng)力作用,同時(shí)還能阻止裂紋擴(kuò)展,使復(fù)合材料免遭破壞。

5、抑制層理論

該理論認(rèn)為,對(duì)填充材料進(jìn)行表面處理的處理劑構(gòu)成了界面區(qū)的一部分,其彈性模量介于高彈性模量的填充材料和低彈性模量的樹(shù)脂基體之間,能起到均勻傳遞應(yīng)力,從而減弱界面應(yīng)力作用。摩擦理論該理論認(rèn)為,樹(shù)脂基體與填充材料間界面的形成粘接是由于摩擦作用,樹(shù)脂基體與填充材料間的摩擦系數(shù)決定了復(fù)合材料的強(qiáng)度。對(duì)填充材料進(jìn)行表面處理,其作用在于增加了樹(shù)脂基體與填充材料間的摩擦系數(shù),從而使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。

終上所述，不管界面作用機(jī)理分為多少種理論，但是最終的效果表達(dá)為，對(duì)超細(xì)粉體的分散、增加與樹(shù)脂的相容性，提升塑料制品的各項(xiàng)性能。

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