PAMAM层对铝_环氧树脂基复合材料界面增强机制研究.pdf

2第061卷1年第99月期中国科技论文在线SCJENCEPAPE尺ONLINEⅥ)l6No9
Sep2011

PAMAM层对铝／环氧树脂基复合材料界面
增强机制研究
彭庆宇，李宜彬，赫晓东
(哈尔滨工业大学，复合材料与结构研究所，哈尔滨150080)

摘要：纤维缠绕金属内衬复合材料的界面在材料承载过程中起到应力传递的作用，但树脂与金属之问的弱连接影响
了其应用。树枝状大分子PAMAM(聚酰胺一胺)被引入到界面当中，以实现环氧树脂与铝之间的化学连接。PAMAM
与铝之问的化学键通过XPS：~FTIR得到证明。PAMAM~吸附行为受铝表面羟基数量的影响，可通过不同的表面处理
来控制铝表面羟基数量。环氧树脂与铝的界面剪切强度受铝表面引入PAMAM量的影响，在经NaOH处理后吸附
PAMAM量最大，界面强度增加50％，达到7．1MPa。
关键词：树脂基复合材料；界面剪切强度；聚酰胺一胺
中图分类号：TB33文献标志码：A文章编号：1673—7180(2011)09—0633—5

Interfacialenhancementmechanismofepoxy／Alcompositesby

introducingPAMAMlayer

PengQingyu，LiYibin，HeXiaodong
(CenterforCompositeMaterialsandStructures，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150080，China)

Abstract：Inepoxy／A1laminatedcomposites，theinterfacebetweenpolymersandmetalsplaystheroleofloadtransferfrom

epoxytoA1．However,theinterracialbondingbetweenepoxyandaluminumtendstobeweak
．Inordertoimprovethe
interfacials~ength，thedendrimerlayer~oly(amidoamine)(PAMAM)wasusedtorealizetheaminofunctionalizationof
theinterfaceofepoxy／Allaminatedcomposites．Theaminofunctionalizationwastunedbycontrollingthehydroxylgroup

concentrationthroughdifferentA1surfacetreatments．Theresultsshowedthattheinterfacialadhesionstrengthbetween
aluminumandepoxywashighlydependentofaminogroupcontent．Theadhesionstrengthofepoxy／A1interface，which
couldbereached7．IM]ga．isincreasedby50％afterPAMAMlayerwasintroducedintotheNaOH．treatedinterfacebetween

epoxyandA1surface．
Keywords：resin—basedcompositematerials；interracialadhesionstrength；poly(amidoamine)

航天工业的迅速发展，对航天器及其分系统需要各树脂基复合材料二者存在变形不协调问题。因为纤维的
种压力容器提出了更为严格的要求，与传统金属容器相弹优点，使其逐步替代金属容器而广泛应用于航空航天
比，复合材料容器拥有的耐压高、重量轻，爆破前泄漏等高新技术领域。目前以铝合金作为内衬的碳纤维／环
的安全失效模式等脂复合材料压力容器中金属内衬与氧树脂复合材料贮箱应用最为广泛，但其依然存在缺

收稿日期：2011-06—30
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金新教师基金资助项目(2叭02302l20027)
作者简介：彭庆宇(1984一)，男，博士研究生，主要研究方向：复合材料界面优化设计
通信联系人：李宜彬，副教授，主要研究方向：先进复合材料，热防护材料，[e-mail]
634中国科技论文在线SClENCEPAPERONLINE第6卷第9期
20I1年9月

点：碳纤维缠绕环氧树陛变形范围远大于金属内衬，所中造成的表面损伤；
以内衬在压力循环中可能率先发生屈服，由此可能导致2)使表面粗糙度增加，以增大环氧树脂与铝制内
的失稳现象，严重影响贮箱的循环寿命【JJ。衬的接触面积；
显然，金属内衬与复合材料界面结合性能对复合材3)