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1、第23卷第7期武汉理工大学学报Vol.23No.72001年7月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJul.2001文章编号:100022405(2001)0720019203玻纤增强型浸润剂的作用及对性能的影响盛运华曾黎明(武汉理工大学)摘要:讨论了玻璃纤维增强型浸润剂各组分的作用机理和影响增强型浸润剂性能的各种因素,提出了合理的配方及配制工艺,得到了同时满足玻璃纤维生产工艺要求及复合材料成型工艺要求的增强型浸润剂。该增强型浸润剂的应用使成型工艺更加完善,效率更为提高。关键词:玻璃纤维;增强型浸润剂
2、;作用机理中图法分类号:TQ171.77文献标识码:A[1]玻璃纤维浸润剂可分为两大类。一类是纺织型浸润剂,其作用仅是在玻璃纤维拉丝和纺织加工过程中[2,3]使单丝集束并润滑和保护纤维,满足纺织工艺要求。第二类是增强型浸润剂,对这类浸润剂,不仅要求它能使单丝集束并润滑保护纤维,满足纺织工艺要求,更重要的是使玻璃纤维具有能和被增强的基体材料有很好的结合能力。所以,这类浸润剂的配方就更复杂,需要根据被增强基体材料的种类和玻璃纤维的种类的不同而特殊设计,其使用和配制工艺也各不相同。1实验1.1原材料pH调节剂,冰醋酸;成膜剂1#,PVAC乳液
3、;成膜剂2#,聚酯树脂;成膜剂3#,环氧树脂;偶联剂1#,A21100;偶联剂2#,A2174;润滑剂,改性矿物油和脂肪酸衍生物;抗静电剂,锂盐等。[4,5]1.2浸润剂配制加入软化水至总量的60%;计算、称量各种浸润剂原料后,开启混合釜搅拌机;缓慢加入偶联剂,搅拌5min,调整pH值至3.5～4.0,搅拌至溶液澄清透明,表面无油花;将成膜剂1#、2#、3#分别用2倍软化水稀释好,加入并搅拌5min;准确称取各类润滑剂,分别用10倍的热水(70～80℃)将其溶解,溶解后加入10倍冷水,当溶液温度降至45℃以下时,倒入混合釜继续搅拌;将抗
4、静电剂用10倍软化水稀释好,加入并搅拌5min;加入余量的水,用冰醋酸调节pH值至5～6,继续搅拌5～10min,待用。使用该浸润剂的原丝烘干温度为100～140℃。1.3测试设备及方法测试设备:YG2322型感应式静电仪,光电天平(感量1mg称量150g以上),硬挺度计,秒表,放大镜、表面皿、检查板(黑色300mm×250mm)等。测试方法:各项测试按照GB11966-89、GB9914-88、GB7690.1-87等有关标准进行。2结果与分析2.1增强型浸润剂各组分的作用机理玻璃纤维增强型浸润剂一般由pH调节剂、偶联剂、成膜剂、润滑
5、剂、抗静电剂等组成,其配比见表1。收稿日期:2001204205.作者简介:盛运华(19502),女,副教授;武汉,武汉理工大学管理经济学院(430070).20武汉理工大学学报2001年7月表1玻璃纤维增强型浸润剂的组成及配比试样号pH调节剂ö%偶联剂ö%成膜剂ö%润滑剂ö%抗静电剂ö%软化水ö%总量ö%1#2#1#2#3#1#0.20.10.48.04.03.60.50.3余量1002#0.20.10.46.84.33.20.50.35余量1003#0.20.10.47.14.03.20.50.31余量100玻璃纤维增强型浸润剂各组
6、份的作用如下:1)偶联剂的作用是使玻璃纤维与树脂基体之间产生化学键结合,以增强界面结合力,提高材料性能;2)成膜剂对增强型浸润剂的多方面性能都有决定性作用,特别是它的类型和用量能直接影响到偶联剂的使用效果。一般情况,先通过原料水溶液稳定性的测定,取其适用品种,再按下列步骤选取:(1)与偶联剂及其它浸润剂组分的相容性及稳定性;(2)在高速拉丝时对剪切力的稳定性;(3)能否最低程度地影响偶联剂本身的偶联作用以及复合材料的外观质量等。过去浸润剂中大部分采用聚醋酸乙烯酯(PVAC),它的优点是价廉,便于改性,可赋予纤维良好的硬挺性、切割性,因此
7、一直广泛使用。近年来,聚酯成膜剂由于具有良好的相容性,并可通过对分子结构的设计,改变多种醇酸的种类及配比,因此愈来愈多地被用于浸润剂方面。同样,环氧成膜剂粘结力强,化学稳定性好,机械强度高,表面张力大,与聚酯树脂有着良好的相容性,通过化学改性和乳化工艺可改变其水分散性,使其在浸润剂中得到很好的应用。聚酯成膜剂和环氧成膜剂或单独或相互匹配组成了多种软硬程度不同的成膜体系。通过合理的配比设计可得到预计的可溶物不溶物之比,从而有效地控制玻纤在基体树脂中的浸润浸透性,并能保证纱的柔软度及强度;3)玻纤纱为满足生产及应用工艺的要求必须具有良好的柔
8、软润滑性,润滑剂是浸润剂中不可缺少的一部分。众所周知,玻璃纤维表面带有负电荷,因而对带正电的阳离子型基团的化合物具有亲核性,两者能牢固地粘结在一起。阳离子一般常用的润滑剂有脂肪酸酯、脂肪酸酰胺的衍生物、高级
