由于優異的力學性能，玻璃纖維增強樹脂基復合材被廣泛的研究應用。但玻璃纖維屬于無機非金屬材料，其表面光滑，化學性惰而限制了其應用。通過對玻璃纖維表面的改性，提高其表面化學活性和粗糙度，改善與樹脂基體的界面結合。
　　
　　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脂基體的相容性。常見的改性物質可以分為有機化合物、無機化合物、有機—無機混合物等。
　　
　　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脂基體有更好的界面結合。
　　
　　Zhu通過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表面產生氫鍵和靜電吸附。同時，能與聚丙烯（PP）基體形成分子糾纏、烷基陽離子和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）改性對環氧樹脂復合材料力學性能影響。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、玻璃纖維表面無機化合物物理沉積改性

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

　　Sabri等通過電噴霧沉積法（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存在纖維橋接行為，這種行為的發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氧樹脂界面性能的影響。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氧樹脂和二氧化硅之間，形成夾層結構。利用分子動力學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氧樹脂邊緣開始，向環氧樹脂內部擴散，表現出內聚破壞模式。盡管環氧樹脂和碳納米管之間開始了脫粘，但環氧樹脂和碳納米管之間的聯鎖阻止了聚合物鏈的進一步運動，導致在二氧化硅和碳納米管之間的界面發生失效，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提高了環氧樹脂和玻璃纖維之間的界面能，纖維與環氧樹脂基體的界面結合力也得到了提升。
 

　　
　　3、玻璃纖維表面有機-無機混合物物理沉積改性
　　有機化合物和無機化合物共同對玻璃纖維表面進行沉積改性，其各自發揮獨有的優勢與特點，提升玻璃纖維與樹脂基體的界面結合。
　　Yuan等通過將聚多巴胺/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等研發了一種新型的兩親性施膠劑，用來改善玻璃纖維增強聚丙烯復合材料之間因其化學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性能的研究進展[J].紡織科學與工程學報,2023,40(03)》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！