CF-PPEK-TI纖維金屬層合板界面的分子模擬.pdf

1、纖維金屬層合板(FMLs)綜合了纖維復(fù)合材料與金屬材料的特點(diǎn)，具有高比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)良的疲勞性能及抗損傷性能，這使得其成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)所需材料的理想構(gòu)件。但是金屬與復(fù)合材料的界面結(jié)合不良導(dǎo)致其抗沖擊性較差，因此探索其界面的結(jié)構(gòu)與作用是控制材料各種性能的關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法很難提供界面相互作用的微觀信息，本文運(yùn)用分子模擬軟件，建立原子尺度的界面模型，來(lái)處理層間界面相互作用，詳細(xì)論述了金屬和膠黏劑分子及高性能熱塑性樹(shù)脂雜萘聯(lián)苯聚醚酮(PPE

2、K)和膠黏劑分子界面相互作用的微觀機(jī)制。
　　首先建立PPEK與金屬Ti以及PPEK與銳鈦礦(TiO2)結(jié)構(gòu)兩種界面模型，對(duì)比PPEK與氧化處理前后金屬的界面結(jié)構(gòu)和界面相互作用能，發(fā)現(xiàn)由于PPEK中的C=O能銳鈦礦表面形成更強(qiáng)的界面相互作用，其界面相互作用能達(dá)-0.0456cal/mol，這種界面作用來(lái)源于范德華吸引力。
　　基于前面得到的PPEK與TiO2的界面較為良好的結(jié)論，本文選擇三種適當(dāng)?shù)哪z黏劑(環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、

3、端羧基液體丁腈橡膠)，分別建立膠黏劑分子與氧化鈦的界面模型，經(jīng)過(guò)分析界面構(gòu)象、均方末端距、徑向分布函數(shù)和界面相互作用能，得到環(huán)氧樹(shù)脂由于含有極性較強(qiáng)的羥基官能團(tuán)，能與TiO2發(fā)生靜電吸引作用，在三種界面模型中其界面相互作用能最大達(dá)-0.052cal/mol，從而形成良好的界面。
　　本文進(jìn)一步研究了三種膠黏劑分子與樹(shù)脂PPEK的界面，通過(guò)對(duì)比分析界面結(jié)構(gòu)、濃度和界面相互作用能，得到三種膠黏劑的界面作用形式中非鍵和能起主要作用，其中