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玻璃纤维表面处理:热处理法和酸碱刻蚀处理法

   日期:2020-08-15     来源:《纤维复合材料》    浏览:742    
核心提示:玻璃纤维增强复合材料以其自身高强度、高模量、良好的易成型性、绝缘性能好、抗腐蚀和疲劳损伤等优良特性,在航空、石化、加工和
玻璃纤维增强复合材料以其自身高强度、高模量、良好的易成型性、绝缘性能好、抗腐蚀和疲劳损伤等优良特性,在航空、石化、加工和自动化工业等诸多领域得到了广泛的应用。复合材料的性能不仅取决于增强纤维与基体的性能,而且在很大程度上取决于界面黏结的
 
强弱。提高树脂与纤维界面黏结能力的有效途径就是对纤维表面进行表面处理。商品化的玻璃纤维表面一般都有- -层由复合组分组成的胶料,具有抗摩擦、抗老化等作用,其典型的胶料组成为:润滑剂4%、硅烷类偶联剂10%、表面活性剂4%、抗静电剂3%和成膜剂79%。
 
对于一种固定商品牌号的玻璃纤维,其表面的胶料组成是固定的,但由于复合材料基体树脂的种类繁多,且不同种类基体树脂的化学和物理性能相差很大,因此不可能有-种适合所有或大部分基体树脂的胶料组成,同-种胶料组成的玻璃纤维增强不同种类的基体时最终复合
 
材料的力学性能相差很大,因此就决定了玻璃纤维表面处理的多样性,同时也决定了玻璃纤维表面处理的必要性。玻璃纤维主要的处理方法有热处理法、酸碱刻蚀处理法、偶联剂处理法、表面接枝处理法、等离子体处理法和稀土表面处理法等。
 
1.热处理法
 
热处理法就是利用高温使玻璃纤维表面的原有胶料氧化分解,同时除去玻璃纤维由于储存而吸附的水。如果是纺织型浸润剂处理的玻璃纤维,高温下还可除去其润滑油。热处理法一般是在340~ 350°C下,将玻璃纤维处理10~ 15min ,脱去其表面的石蜡乳剂,这样可提高相应模压制品的力学性能。热处理法工艺简单,实用性强 ,只是该法单独使用的效果欠佳,- 般都作为玻璃纤维表面处理的预处理工序,与其他表面处理方法配合使用。
 
2.酸碱刻蚀处理法
 
酸碱刻蚀处理法是通过酸碱在玻纤表面进行化学反应形成一些凹陷或微孔。用碱刻蚀时,利用碱与二氧化硅生成可溶的硅酸盐;用酸刻蚀时,利用酸与玻纤表面的碱金属的氧化物三氧化铝、氧化镁、二氧化钠等反应生成可溶的碱金属盐, 在玻璃纤维表面形成大量的Si--OH键,待玻璃纤维与基体进行复合时,一些高聚物的链段进入到空穴中,起到类似锚固作用,增加了玻纤与聚合物界面之间的结合力,同时增加玻璃纤维表面反应性硅烷醇的数量。其最终处理效果主要与酸碱种类、浓度、处理时间和处理温度有关。但是,玻璃纤维在被酸碱刻蚀后,表面层也会在不同程度上遭到破坏,很容易造成应力集中,使其自身强度有所下降。因此,从力学性能的角度来说,酸碱刻蚀不是一种有效的表面处理方法,但其在增加玻纤表面积和反应性官能团数量方面的显著作用值得重视。
 
 
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