如何添加第二相粒子？

在树脂基体中添加第二相粒子，一方面是阻止树脂基体中裂纹的扩展，另一方面是阻挡水分子的渗透。

常用颗粒增强的方法来提高树脂基复合材料的抗裂纹扩展能力，对这一现象的解释机理主要有裂纹钉扎、裂纹偏转、微裂纹。裂纹钉扎机理认为，复合材料内部裂纹在扩展过程中遇到增强相时，裂纹的尖端会扎入增强相中，从而起到中止裂纹的继续扩展的作用。增强相颗粒作为阻碍裂纹扩展的钉扎点，必须与基体之间有着强的界面结合强度，这样才能起到屏障作用。裂纹偏转理论认为，当裂纹的尖端接触到刚性颗粒时，裂纹会发生倾斜或者扭转而偏离原来的方向。这意味着裂纹的扩展路径会更长，尖端的应力也会被减弱。微裂纹机理是指由于遇到刚性粒子发生分叉生成二次裂纹的现象。新生成的二次裂纹扩展需要吸收更多的能量，从而有效地消耗了主裂纹上的能量。该理论认为，新的表面及颗粒的剥离都需要吸收应变能，因此，颗粒剥离过程可有效提高材料内部对裂纹扩展的抵抗能力。

利用高分子的自愈合也可以有效阻碍树脂基体中裂纹的扩展。目前学界多采用的方法为能量的补给和物质的补给。能量的补给主要是对试样进行加热，从而使材料获得能量；物质的补给是通过微胶囊或者空心纤维等将黏结剂添加到树脂基体中，基体受到损伤时，微胶囊和空心纤维破裂释放出黏结剂，从而使得环氧树脂基复合材料具有自愈合性能。例如，可利用铝粉氧化时的体积膨胀实现对树脂中的微裂纹产生弥合作用（图5-1）。(www.xing528.com)

图5-1　复合材料中铝粉氧化示意图

在树脂中添加第二相物质可阻挡水分子的渗透。从物理的层面认为，第二相颗粒的添加可以提高树脂的阻隔性，并增加了水分子扩散时路径的曲折性，从而使树脂的抗老化性得到改善。当第二相物质为纳米材料时，即是对高分子聚合物进行改性，能够很好地提高聚合物材料的各种性能。除此之外，与传统的改性材料不同，纳米材料只需加入很小的量就可以显著地影响复合材料的各项性能。