充てん材粒子の表面処理による複合材料の強靭化

抄録

本稿では, シリカ粒子とエポキシ樹脂の系を話題の中心にして粒子充てん複合材料におけるシランカップリング剤による充てん材粒子の表面処理の現状と課題について概説する。処理された粒子表面のシランカップリング剤の構造は, ガラス繊維の場合が網目構造であるのに対して, シリカの場合は単分子層あるいは多分子層構造であることが最近確認された。これは粒子のアルカリ金属不純物の含有量の差が, 粒子表面上でのシランカップリング剤分子の成長反応に影響するためである。表面処理により粒子とマトリックスの界面が補強されると複合材料の力学的強度は向上するが, 破壊靱性は必ずしも向上しない。モデル的に数mmの球状粒子を1個充てんした試験片の引張試験により, 粒子とマトリックスとの界面強度を直接測定する手法も最近提案された。