题目：纤维/树脂浸润特性及粘附作用研究

界面是复合材料极为重要的微结构，对复合材料的物理、化学及力学性能有着至关重要的影响。树脂基复合材料界面设计的基本原则是：改善树脂和纤维的浸润性，提高界面粘结强度。本论文系统地研究了纤维与树脂的浸润特性、热力学粘附功与最终界面剪切强度的关联。考察了纤维与小分子液体及纯树脂的浸润和粘附特性，并进行了润湿性和粘附性的预报。结果表明对于选定的固体来说，液体对固体的润湿性好坏主要取决于液体的表面张力，一般来说液体的表面张力越小，其润湿性能越好；液体与固体的粘附性主要受液体表面张力和固体表面能的分量所占比例的影响。考察了树脂体系与纤维的浸润性。结果表明树脂体系与纤维的浸润性随温度升高而提高，但树脂体系的粘度对与浸润性能有很大影响。因此在升温阶段，当温度升高至树脂粘度很低时，纤维与树脂体系之间容易实现密切接触，有利于良好界面的形成。在此基础上考察了纤维与树脂体系在升温阶段和固化阶段的热力学粘附功。结果表明在升温阶段，当温度升高至树脂进入低粘度区间后，继续提高温度并不能进一步改善纤维/树脂的粘附作用。凝胶前的固化反应有利于界面粘附，且固化时间越长，越有利于界面粘附。纤维与凝胶后树脂体系的粘附功随固化时间的延长呈现先增大后减小的趋势。不同纤维与树脂体系的粘附功之间的差异与纤维的表面能大小有关，表面能越高，粘附功越大。由于在实际复合材料工艺中更关心树脂对纤维的浸润速率，考察了树脂与纤维束的动态浸润特性及浸润速率。结果表明，树脂在纤维束表面的动态接触角随时间的延长而减小，润湿直径随时间的延长而增大。由润湿直径随时间的变化曲线拟合出动态浸润的速率方程。各温度下的浸润速率均随时间的延长而减小，随温度的升高而增大，且升温时树脂粘度的降低对浸润速率的促进占主导因素。最后考察了纤维/树脂的浸润特性、热力学粘附功与最终界面剪切强度的关联。结果表明，在不考虑界面处化学作用的情况下，界面剪切强度与浸润特性和热力学粘附功之间存在正相关。