了解環(huán)氧板材料的界面結(jié)合機(jī)理,是研究界面性質(zhì)的基礎(chǔ)。不同類型的環(huán)氧板材料,其界面結(jié)合機(jī)理有所不同，進(jìn)而造成界面性能存在較大區(qū)別。但不論哪種界面結(jié)合，都可根據(jù)界面是否 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而分為物理結(jié)合和化學(xué)結(jié)合。下 面對(duì)這二者分別予以介紹。
界面上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合稱為物理結(jié)合，主要有潤(rùn)濕現(xiàn)象、機(jī)械作用、靜電作用和溶解作用等。

(1)界面浸潤(rùn)理論。在此，首先介紹潤(rùn)濕現(xiàn)象。潤(rùn)濕是液體與固體接觸時(shí)所產(chǎn)生的一種表面現(xiàn)象，主要研究的是液體對(duì)固體表面的親和情況。如果滴液滴在固體表面上，則可形成 如圖7-3所示情況。其中θ是液體表面張力(將在第9章做進(jìn)一步介紹，由 于液氣界面張力與 之差別較小，故可代用) 2和液固張力-間的夾角,稱為接觸角。0r為固氣張力。通常將 θ作為潤(rùn)濕與否的依據(jù)。當(dāng)θ=0°時(shí),稱為完全潤(rùn)濕;當(dāng)θ< 90°時(shí)，稱為潤(rùn)濕;當(dāng)0> 90°時(shí)，稱為不潤(rùn)濕;當(dāng)θ=180°時(shí)，則稱為完全不潤(rùn)濕,液體在固體表面呈球狀。根據(jù)潤(rùn)濕現(xiàn)象,Zsiman于1963年提出界面浸潤(rùn)理論。其主要論點(diǎn)是增強(qiáng)體被液體聚合物良好浸潤(rùn)是極其重要的，浸潤(rùn)不良會(huì)在界面上產(chǎn)生空隙，易使應(yīng)力集中而導(dǎo)致環(huán)氧板材料開裂。如果完全浸潤(rùn),則基體與增強(qiáng)體間的黏結(jié)強(qiáng)度將大于基體的內(nèi)聚強(qiáng)度,增強(qiáng)體可以起到良好的增強(qiáng)效果。潤(rùn)濕理論認(rèn)為聚合物與增強(qiáng)體的結(jié)合屬于機(jī)械黏結(jié)和潤(rùn)濕吸附。前者是一種機(jī)械鑲嵌現(xiàn)象，在基體和增強(qiáng)體間充分潤(rùn)濕的基礎(chǔ)上，通過機(jī)械鑲嵌黏結(jié);后者則是主要通過范德華力的作用實(shí)現(xiàn)黏結(jié)。

Zsiman還提出基體與增強(qiáng)體產(chǎn)生良好結(jié)合的兩個(gè)條件,即:
1)液體黏度要盡量低。這是因?yàn)楫?dāng)液體較黏稠時(shí)，不能充分流人增強(qiáng)體表面小的孔穴，造成界面的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度降低,從而導(dǎo)致環(huán)氧板材料性能下降;
2)σg要略大于GgI,即液態(tài)聚合物的表面張力必須低于增強(qiáng)體的表面張力,有利于提高基體與增強(qiáng)體的潤(rùn)濕吸附，提高界面結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而提高環(huán)氧板材料的性能。潤(rùn)濕理論解釋了增強(qiáng)體表面粗化、表面積增加有利于提高與基體聚合物界面結(jié)合力的現(xiàn)象。但單純以基體和增強(qiáng)體的潤(rùn)濕性好壞來判定兩者之間的黏結(jié)強(qiáng)度是不全面的。一方面，這僅從熱力學(xué)角度判斷能否潤(rùn)濕,沒有考慮動(dòng)力學(xué)因素。前者說明了兩個(gè)表面結(jié)合的內(nèi)在因素，表示了結(jié)合的可能性,但沒有時(shí)間的概念。后者則能說明實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生界面結(jié)合的外部因素，如溫度、壓力等的影響。這也是影響界面結(jié)合強(qiáng)度的因素。另一方面，潤(rùn)濕理論不能解釋在增強(qiáng)體表面加人偶聯(lián)劑后降低了聚合物都纖維的浸潤(rùn)能力,但卻使環(huán)氧板材料界面黏結(jié)強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。因此，偶聯(lián)劑在環(huán)氧板材料界面上的偶聯(lián)效果還存在更本質(zhì)的原因。
(2)機(jī)械作用。兩個(gè)表面接觸時(shí),將會(huì)由于表面粗糙不平而發(fā)生機(jī)械互鎖，如圖7-4所 示。大部分材料表面是粗糙不平的,具有一定的粗糙度。 當(dāng)增強(qiáng)體和基體接觸后發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，兩者會(huì)產(chǎn)生摩擦力,從而實(shí)現(xiàn)界面力學(xué)傳遞的作用。該理論解釋了部分環(huán)氧板材料中增強(qiáng)體表面越租糙，界面結(jié)合強(qiáng)度越高的現(xiàn)象。但對(duì)于聚合物基環(huán)氧板材料，當(dāng)增強(qiáng)體表面粗糙度較大時(shí)其表面就會(huì)存在較多小孔穴，而黏稠的聚合物是無法浸潤(rùn)這些小孔穴的。這不僅可能會(huì)造成界面脫黏的缺陷，也可能會(huì)造成應(yīng)力集中,不利于環(huán)氧板材料強(qiáng)度的提高。
對(duì)于環(huán)氧板材料的機(jī)械結(jié)合界面，在增強(qiáng)體和基體不潤(rùn)濕時(shí),同樣可以實(shí)現(xiàn)界面結(jié)合，但結(jié)合效果會(huì)有所降低。
(3)靜電作用。機(jī)械作用雖然能很好地解釋部分環(huán)氧板材料中增強(qiáng)體表面越粗糙，界面結(jié)合強(qiáng)度越高的現(xiàn)象,但卻不能解釋當(dāng)兩個(gè)表面特別光滑時(shí),界面結(jié)合強(qiáng)度卻增大的現(xiàn)象。因此，又有學(xué)者提出靜電作用理論。即當(dāng)環(huán)氧板材料不同組分帶有不同電荷時(shí)，將發(fā)生靜電吸引，如圖7-5所示。但這只在原子尺度量級(jí)內(nèi)才有效。
(4)溶解作用。對(duì)于金屬基環(huán)氧板材料,存在增強(qiáng)體和基體不發(fā)生反應(yīng)，但可以相互溶解的現(xiàn)象。此類界面一般為溶解浸潤(rùn)結(jié)合。界面層為原組成物質(zhì)犬牙交錯(cuò)的溶解擴(kuò)散界面層，基體的合金元素和雜質(zhì)可能在界面富集或貧化。該類界面的結(jié)合和基體與增強(qiáng)體的潤(rùn)濕性能有關(guān)。聚合物基環(huán)氧板材料中的潤(rùn)濕理論在此也同樣適用。但一般金屬纖維表面會(huì)存在-層氧化膜,阻礙液態(tài)金屬對(duì)纖維的浸潤(rùn)。此時(shí)就需要在使用前將纖維表面的氧化膜破壞,提高基體和增強(qiáng)體的潤(rùn)濕性能，使其接觸角小于90°。這類環(huán)氧板材料有C/Ni,W(表面鍍Cr)/Cu,W/Nb,臺(tái)金共晶/同一合金等。