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玻璃纤维表面处理技术探析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:生产中常采用偶联剂来对玻璃纤维进行表面处理。后处理法 也叫热—化学处理法,首先将玻璃纤维纺织制品的石蜡乳化型浸润剂烧掉,然后再用表面处理剂对其表面进行处理,主要用于有捻纺织制品。目前常用的表面处理剂主要是有机络合物处理剂和有机硅烷处理剂。否则,即使对玻璃纤维进行表面处理,增强塑料的性能也得不到明显的提高。

玻璃纤维表面处理技术探析

树脂与玻璃纤维粘接性能的好坏,直接影响到增强塑料的力学性能。提高基体树脂与玻璃纤维表面粘接力的方法是对玻璃纤维进行表面处理。

1.纤维表面处理的基本原则

(1)极性相近原则 无机增强材料的表面与聚合物基体有较大的差别,聚合物基体不易浸润增强材料的表面,造成复合过程中基体材料难以完全排除纤维表面吸附的气体,使复合材料孔隙率高、性能差。因此,对增强材料改性,使两者极性相近。

(2)界面酸碱匹配原则 接触体系界面电子斥引作用要相匹配,界面酸碱相匹配,这样可以增加粘合力,提高复合材料界面的粘接强度。

(3)形成界面化学键原则 为了使复合材料既有优良的物理力学性能,又具有耐腐蚀、耐湿热老化性能,粘接的界面必须具备既有分子间作用力又有化学键力。处理纤维表面时,必须考虑选用的表面处理剂是否同时具有能与纤维表面和聚合物表面起化学反应的反应性基团和反应的可能性。

2.玻璃纤维的表面处理方法

玻璃纤维的表面处理,就是在光洁的玻璃纤维表面涂上一层均匀的表面处理剂(或称粘合剂、偶联剂)。生产中常采用偶联剂来对玻璃纤维进行表面处理。处理方法有三种。

(1)前处理法 即将表面处理剂(偶联剂)加入到玻璃纤维浸润剂配方中,或用偶联剂直接代替石蜡乳化型浸润剂,在拉丝作业中处理,主要用于无捻粗纱及其纺织品。

(2)后处理法 也叫热—化学处理法,首先将玻璃纤维纺织制品的石蜡乳化型浸润剂烧掉,然后再用表面处理剂对其表面进行处理,主要用于有捻纺织制品。(www.xing528.com)

(3)迁移法 将表面处理剂直接加入到基体树脂中使用,主要用于缠绕、模压成型。

3.表面处理剂

在玻璃纤维中,除有含Si—O网状结构外,还分散着大小为1.5~20nm的碱金属碱土金属等氧化物微粒,而这些微粒吸湿性较大,严重削弱了玻璃纤维与基体树脂界面的粘接强度。表面处理剂(偶联剂)的功能在于偶联剂分子的一端与玻璃纤维表面作用,而另一端则与基体树脂有很强的亲和力,致使粘接力提高。从而在宏观上使增强塑料的强度特别是湿强度得到显著提高。目前常用的表面处理剂主要是有机络合物处理剂和有机硅烷处理剂。

(1)有机络合物处理剂 即在玻璃纤维表面涂以一种混合的无机-有机络合物,最常用的是甲基丙烯酸氯化铬络合物(Volan沃兰)。由于玻璃纤维表面具有高负电价的硅氧键,而络合物含有活性铬原子的一端具有较大的正电位,两者产生吸引而牢固结合。在络合物另一端的丙烯酸基团则与高分子基体树脂的极性基团发生作用而牢固结合。

(2)有机硅烷处理剂 有机硅烷处理剂在玻璃纤维上的应用效果比用有机络合物处理剂在干湿度方面都有所提高,因而有机硅烷处理剂应用更为广泛。

能和玻璃纤维表面起作用的有机硅化合物基本上可以用Rn SiX4-n通式表示。式中R为有机基团,通常为单价的脂肪基、脂环基、芳基、脂基芳基混合基,或杂环基;X是随时能够水解的卤基、胺基、烷氧基、芳氧基、酰氧基等;n可为1,2或3。

用于玻璃纤维表面处理的有机硅烷处理剂应具有下列功能,它的无机部分可以通过卤素或烷氧基的水解使硅原子牢固地键接于玻璃纤维表面的硅酸盐结构中,而另一端有机基团可呈单体、或产生不同程度的交联而形成不同性质的保护膜,如防水、耐磨以及和高分子树脂发生不同程度的亲和力等作用。

对于有些基体树脂本身不带极性基团,必须对树脂本身进行改性,增加极性基团,或加入过氧化物、或加入其他第三组分。否则,即使对玻璃纤维进行表面处理,增强塑料的性能也得不到明显的提高。

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