的強度和剛度以及輕質(zhì)性。此類高模量碳纖維的例子是來自Toray Industries Inc.的 M35J、M40J、M46J、M50J、M55J 和 M60J。
[0024] 當增強纖維是碳纖維時，代替使用上文所述的表面能來選擇合適的碳纖維，根 據(jù)單纖維斷裂測試（SFFT) (Rich 等人在 Proceeding of the American Society for Composites :17th Technical conference (2002)，第 158 頁）測定的界面剪切強度（IFSS) 的值為至少5MPa、至少lOMPa、或甚至至少15MPa可能是必需的。下段中對SFFT進行簡單 描述。
[0025] 將具有在犬用骨型固化樹脂中央埋入的單根碳纖維的單纖維復(fù)合片在不使其破 裂的情況拉緊，直到規(guī)定纖維長度不再產(chǎn)生碎片。通過纖維強度、纖維直徑以及通過規(guī)定纖 維長度除以碎片數(shù)確定的臨界碎片長度來確定IFSS。
[0026] 為獲得這樣高的IFSS，典型地，通過本領(lǐng)域中可利用的方法（例如，等離子體處 理、UV處理、等離子體輔助的微波處理、和/或濕式化學(xué)-電氧化）對碳纖維進行氧化或表 面處理，以增強其氧對碳的濃度比（0/C)?？赏ㄟ^X射線光電子能譜（XPS)來測量0/C濃度 比。期望的0/C濃度比可以為至少0. 05,至少0. 1或者甚至至少0. 15。將氧化的碳纖維用 上漿劑材料（例如有機材料或有機/無機材料，例如硅烷偶聯(lián)劑、或硅烷網(wǎng)絡(luò)、或與粘合性 組合物相容和/或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的聚合物組合物）涂覆，以改善鍵合強度。例如，如果粘合 性樹脂組合物包含環(huán)氧樹脂，則上漿劑材料可具有環(huán)氧基、胺基、酰胺基、羧基、羰基、羥基 和其他合適的含氧或含氮基團。對碳纖維表面的0/C濃度比和上漿劑一并選擇，以促進粘 合性組合物對碳纖維的粘合性。對于上漿劑材料的可能選擇沒有限制，只要能滿足對碳纖 維的表面能的需求和/或上漿劑促進良好鍵合即可。
[0027] 粘合性組合物和增強纖維之間的良好粘合在本文中被稱為"良好鍵合"，因為粘合 性組合物中的一種或更多種組分與在增強纖維表面上存在的官能團發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以形成 交聯(lián)。良好的鍵合可通過使用掃描式電子顯微鏡（SEM)在固化的纖維增強聚合物組合物斷 裂后針對其破壞模式（failure modes)進行觀察來記錄。粘合破壞（adhesive failure)指 增強纖維和固化的粘合性組合物之間的界面處的斷裂破壞，導(dǎo)致纖維表面以表面上幾乎不 存在粘合劑的方式而暴露。內(nèi)聚破壞（cohesive failure)指在粘合性組合物中發(fā)生的斷裂 破壞，其中纖維表面的大部分被粘合性組合物覆蓋。需要注意，還可能發(fā)生纖維內(nèi)的內(nèi)聚破 壞，但本發(fā)明中并不指該情況。固化的粘合性組合物在纖維表面的覆蓋率可為約50%或更 高、或約70%或更高?；旌闲推茐闹刚澈掀茐暮蛢?nèi)聚破壞的組合，其總體上具有至少20% 或甚至至少30 %的纖維覆蓋率。粘合破壞指弱粘合，內(nèi)聚破壞是強粘合，而混合型破壞是 粘合性處于弱粘合和強粘合之間?；旌闲推茐暮蛢?nèi)聚破壞在本文中被稱為固化的粘合性組 合物與纖維表面的良好鍵合，而粘合破壞則構(gòu)成劣鍵合。為了在碳纖維和固化的粘合性組 合物之間實現(xiàn)良好鍵合，可能需要至少5MPa、至少IOMPa或甚至至少20MPa的IFSS值?；?者，對纖維-基質(zhì)粘合性的測量可通過對固化的纖維增強聚合物組合物進行ASTM D2344描 述的層間剪切強度（ILSS)測定來獲得。良好鍵合可表示至少lOMPa、至少15MPa或甚至至 少20MPa的IFSS，和/或至少13ksi、至少14ksi、至少15ksi、至少16ksi或甚至至少17ksi 的ILSS的值。理想地，對破壞模式的觀察和IFSS值二者是驗證良好鍵合所需的。但是，通 常，當對破壞模式或IFSS值的觀察不可獲得時，14-15ksi之間的ILSS值可指示混合型破 壞，而高于16ksi的ILSS值可指示內(nèi)聚破壞，15-16ksi之間的ILSS值可指示混合型破壞或 內(nèi)聚破壞，這取決于增強纖維和粘合性組合物。
[0028] 粘合性組合物固化時具有至少3. 2GPa的撓曲樹脂模量（下文稱為"樹脂模量"，在 室溫下按照ASTM D-790中描述的三點彎曲方法干式測量）。對于粘合性組合物中的成分的 數(shù)量沒有限制或限定，只要其具有至少3. 2GPa的樹脂模量即可。當樹脂模量為至少3. 2GPa 并且粘合性組合物與增強纖維形成良好鍵合時，其向固化的纖維增強聚合物組合物提供優(yōu) 秀的抗壓強度、開孔抗壓強度和0°撓曲強度，因為高于3. 2GPa的樹脂模量易于提供較高 的強度，但在一些情況下，抗張強度和/或90°撓曲強度可能被一定程度地犧牲。然而，當 固化的粘合性組合物可能需要至少3_的撓曲畸變時，固化的纖維增強聚合物組合物可保 持或提高這些強度。
[0029] 粘合性組合物中的熱固性樹脂在本文中可被定義為：可通過固化劑或交聯(lián)劑化 合物通過外界供給的能量來源（例如，熱、光、電磁波，例如微波、UV、電子束或其它合適的 方法）固化、形成具有所需要的樹脂模量的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的任何樹脂。熱固性樹脂可選 自（但不限于）環(huán)氧樹脂、環(huán)氧novolac酷醛樹脂（epoxy novolac resins)、醋樹脂、乙稀 基酯樹脂、氰酸酯樹脂、馬來酰亞胺樹脂、雙馬來酰亞胺-三嗪樹脂、酚醛樹脂（phenolic resins)、novalac 酷酸樹脂（novolac resins)、間苯二酷樹脂（resorcinolic resins)、不 飽和聚醋樹脂、鄰苯二甲酸二稀丙基醋樹脂（diallylphthalate resins)、脲醛樹脂（urea resins)、三聚氰胺樹脂（melamine resins)、苯并噁嘆樹脂、聚氨醋樹脂和它們的混合物， 只要其能提供滿足上述條件所需的樹脂模量和良好鍵合即可。
[0030] 從強度、應(yīng)變（Strain)、模量和環(huán)境影響耐性的優(yōu)異平衡的角度考慮，上述熱 固性樹脂中，可使用環(huán)氧樹脂，包括單官能、雙官能和更高官能數(shù)（或多官能）環(huán)氧樹 脂和它們的混合物。多官能環(huán)氧樹脂是優(yōu)選的，因為它們提供優(yōu)秀的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)、模量，甚至還提供對增強纖維的高粘合性。這些環(huán)氧樹脂可從前體來制造，前體例 如為，胺類（例如，使用二胺類和含有至少一個胺基和至少一個羥基的化合物，例如四 縮水甘油基二氨基二苯甲烷、三縮水甘油基對氨基酚、三縮水甘油基間氨基酚、三縮水甘 油基氨基甲酯（triglycidyl aminocresol)和四縮水甘油基苯二甲胺（tetraglycidyl xylylenediamine)和它們的異構(gòu)體制備的環(huán)氧樹脂）、酷類（例如雙酷A型環(huán)氧樹脂、 雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚R型環(huán)氧樹脂、苯酚novolac型環(huán)氧樹脂、 甲酚novolac型環(huán)氧樹脂、間苯二酚型環(huán)氧樹脂）、萘環(huán)氧樹脂、雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂 (dicyclopentadiene epoxy resins)、具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹脂、異氰酸醋改性環(huán)氧樹脂 和具有碳碳雙鍵的化合物（例如脂環(huán)族環(huán)氧樹脂）。需要注意，環(huán)氧樹脂不限于上述例子。 通過將這些環(huán)氧樹脂鹵化而制造的鹵化環(huán)氧樹脂也可使用。此外，兩種或更多種這些環(huán)氧 樹脂的混合物，以及具有一個環(huán)氧基的化合物或單環(huán)氧化合物，例如縮水甘油基苯胺、縮水 甘油基甲苯胺或其它縮水甘油基胺類（特別是縮水甘油基芳香胺），可用于配制熱固性樹 脂基質(zhì)。
[0031] 雙酚A型環(huán)氧樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包括"jER(注冊商標）"825、 " jER(注冊商標）"828、" jER(注冊商標）"834、" jER(注冊商標）" 1001、" jER(注冊商 標）" 1002、" jER(注冊商標）" 1003、" jER(注冊商標）" 1003F、" jER(注冊商標）" 1004、 " jER (注冊商標）" 1004AF、" jER (注冊商標）" 1005F、" jER (注冊商標）" 1006FS、" jER (注 冊商標）" 1007、" jER (注冊商標）" 1009和"jER (注冊商標）" 1010(它們由Mitsubishi Chemical Corporation生產(chǎn)）。溴化雙酷A型環(huán)氧樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包 括"jER(注冊商標）"505、"jER(注冊商標）"5050、"jER(注冊商標）"5051、"jER(注冊 商標）" 5054 和 "jER(注冊商標）" 5057 (它們由 Mitsubishi Chemical Corporation 生 產(chǎn)）。氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包括ST5080、ST4000D、ST4100D 和 ST5100(它們由 Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）。
[0032] 雙酚F型環(huán)氧樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包括"jER(注冊商標）"806、 " jER(注冊商標）"807、" jER(注冊商標）"4002P、" jER(注冊商標）" 4004P、" jER(注冊 商標）"4007P、" jER(注冊商標）"4009P 和 " jER(注冊商標）"4010P(它們由 Mitsubishi Chemical Corporation)以及 "Epotohto (注冊商標）"YDF2001 和 "Epotohto (注冊商 標）'??Ρ2004(它們由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）。四甲基雙酷F型環(huán)氧樹 脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子是YSLV-80XY(由Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）。
[0033] 雙酷S型環(huán)氧樹脂的例子是"Epiclon (注冊商標）"EXA_154 (由DIC Corporation 生產(chǎn)）。
[0034] 四縮水甘油基二氨基二苯甲烷樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包括 "Sumiepoxy (注冊商標）"ELM434(由 Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）、YH434L(由 Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）、" jER(注冊商標）"604(由Mitsubishi Chemical Corporation 生產(chǎn)）和 "Araldite (注冊商標）"MY72O 和 72I (它們由 Huntsman Advanced Materials生產(chǎn)）。三縮水甘油基氨基酚或三縮水甘油基氨基甲酚樹脂的可商業(yè)獲得的產(chǎn) 品的例子包括"Sumiepoxy (注冊商標）"ELM100 (由 Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)）、 "Araldite (注冊商標）'?Υ0500、ΜΥ0510 和 MY0600 (它們由 Huntsman Advanced Materials 生產(chǎn)）和"jER(注冊商標）"630 (由Mitsubishi Chemical Corporation生產(chǎn)）。四縮水甘油 基苯二甲胺樹脂和其氫化產(chǎn)物的可商業(yè)獲得的產(chǎn)品的例子包括TETRAD-X和TETRAD-C (它 門由 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.