增强型浸润剂的质量评价
除浸润剂本身的稳定性外,增强型浸润剂的性能指标,一般通过浸润剂拉丝工艺、纤维加工性能、以及玻璃钢复合材料工艺及性能应用的试验结果,间接评价浸润剂质量。
1、拉丝工艺中评价
主要评价浸润剂的稳定性。在炉台作业正常情况下,测定断头飞丝率、满筒率、台班产量、吨纱浸润剂耗量、分槽率、原丝含水含油率等指标,同时还要考察浸润剂对操作人员的刺激性和对设备的腐蚀性。
如果浸润剂质量不佳则在拉丝过程中易出现下列情况。
(1)拉丝不顺畅。玻纤单丝在单丝涂油器上,或集束槽上易断裂,飞丝,致使拉丝作业无法正常进行。浸润剂浓度过稠,粘度过大或者浸润剂内有颗粒状沉淀,致使玻纤单丝所受张力忽大忽小,易产生断裂,或者是浸润剂中乳液在高剪切力下不稳定,有颗粒析出而粘附于石墨辊上,造成飞丝。
(2)在单丝涂油器石墨辊上,浸润剂出现鱼眼,呈现许多黑色斑点,这是由于浸润剂中某些组分亲水性差、呈油性、不易粘附在石墨辊上,也说明乳液稳定性不够,一些有机成膜剂从乳液中游离出来,致使纤维表面涂覆不均,性能降低。
(3)起泡。即浸润剂中泡沫较多含有空气,造成单丝涂油器上起泡,使玻纤表面涂覆不均,并造成贮罐及循环罐内浸润剂泡沫溢出,其原因是乳化剂种类及用量不当,应选合适的消泡剂使之消泡。
2、玻纤加工性能中的评价
在原丝进一步加工中,可观察到一些现象对增强型浸润剂的质量有影响。
(1)浸润剂的迁移。原丝筒由于浸润剂迁移会造成内外含油率不一致,致使退解困难,并影响产品质量。浸润剂是蒸发过程中被水分携带迁移的,这需要乳液保持一定的颗粒度,使得水分无法带动,特别是在制备成膜剂乳液时,要控制好乳液颗粒表面的乳化剂与水分子的结合程度,控制好二者形成氢键的量,结合太差、粒子亲水性差,乳液不稳定;结合太稳定,水分子在蒸发外移过程中,通过氢键作用,也会将乳液颗粒带出。
(2)起毛。纤维单丝断裂,即形成毛丝。引起毛丝的主要原因是浸润剂膜滑爽性不够,摩擦系数过大。同时集束不良的原丝,在退并过程中也易产生毛丝,这与浸润剂的LOI值、成膜剂种类、成膜剂分子量和成膜剂表面张力有关,分子量过大或过小,表面张力过大都容易起毛,也与浸润剂中润滑组分的种类、用量有关,在设计浸润剂配方中需仔细考虑。
(3)原丝筒性能。原丝筒在烘干过程中变形及产生层间粘并现象,均会对玻纤后加工工序产生不良影响,如原丝筒过软或变形,则在退解时,纱线易脱圈。若原丝筒过硬或层间粘并严重,则退解时,玻纤束易损伤、毛丝严重,这需要调节好浸润剂中各组分的用量,使之原丝筒软硬适中。
3、在复合材料制造工艺中的评价
复合材料制造工艺不同,对玻璃纤维性能要求也不同,主要有以下几个方面。
(1)集束性
集束性是纤维性能重要标志之一,若要使玻纤集束性好,则应提高浸润剂的LOI值、提高成膜剂的分子量、粘结性和表面张力。有时往往使用可交联的热固性树脂作为浸润剂中的成膜剂。
(2)切割性
这对于短切纤维尤其重要。切割性好的纤维集束性一定要好,这对成膜剂的要求和集束性相同。另外要求玻纤烘干后具有一定的硬度,这需要成膜剂具有较高的温度。由于玻璃的硬度高于钢质刀片的硬度,所以玻纤束是在刀辊上受切剪力及冲击力折断的,硬和脆的纱易折断,但切后浸润剂膜易崩裂而造成散丝和毛丝,所以浸润剂膜要赋予原丝束以适当的韧性,可使原丝束既易于折断,又能保持短切原丝的集束性和完整性。
(3)分散性
短切纤维在树脂中的分散性,对浸润剂的要求是使短切原丝集束性、完整性及流动性良好,毛丝、毛团、开纤现象少、成膜剂表面张力小,滑爽、静电作用小。
(4)平躺性
对于SMC、喷射纱连续纤维的平躺性,这和短切纤维的分散性功能相类似,两者对浸润剂的要求也相同,都是要求集束良好,静电少。
(5)浸透性
是指玻璃纤维完全浸透树脂的能力,它要求浸润剂中的成膜剂具有溶解度高,分子量低等性能,如用于缠绕、拉挤软质纱的浸润剂成膜剂均为粘性膜、浸透块。
(6)浸穿性
是指树脂横向穿过玻璃纤维的能力,它要求纤维集束良好,成膜剂溶解度要低,在液态树脂中不易开纤。
4、在复合材料应用性能上的评价
(1)湿保留率。取决于树脂/玻纤界面上偶联剂的种类和浸润剂其它组分对界面的影响。
(2)抗张强度和弯曲强度。要求浸润剂赋予玻纤以良好的界面结合力。
(3)抗冲击强度。为提高玻璃增强树脂材料的抗冲击强度,除要求良好的界面结合力外,还要求界面具有一定的弹性。如用玻纤短切纱增强尼龙(PA)、热塑性聚酯(PET、PBT)等材料时,成膜剂往往使用聚氨酯树脂以提高界面的弹性。
只有通过以上工艺性能的考核,方能判别一种浸润剂质量的好坏。在浸润剂配方设计中,只有熟知浸润剂中不同组分的性能及赋予玻纤的特性才能设计出满足各工艺性能要求的浸润剂配方。
在玻璃纤维生产厂家,浸润剂配制好后,需要测定浸润剂的固含量、PH值、及浸润剂的稳定性。
1、拉丝工艺中评价
主要评价浸润剂的稳定性。在炉台作业正常情况下,测定断头飞丝率、满筒率、台班产量、吨纱浸润剂耗量、分槽率、原丝含水含油率等指标,同时还要考察浸润剂对操作人员的刺激性和对设备的腐蚀性。
如果浸润剂质量不佳则在拉丝过程中易出现下列情况。
(1)拉丝不顺畅。玻纤单丝在单丝涂油器上,或集束槽上易断裂,飞丝,致使拉丝作业无法正常进行。浸润剂浓度过稠,粘度过大或者浸润剂内有颗粒状沉淀,致使玻纤单丝所受张力忽大忽小,易产生断裂,或者是浸润剂中乳液在高剪切力下不稳定,有颗粒析出而粘附于石墨辊上,造成飞丝。
(2)在单丝涂油器石墨辊上,浸润剂出现鱼眼,呈现许多黑色斑点,这是由于浸润剂中某些组分亲水性差、呈油性、不易粘附在石墨辊上,也说明乳液稳定性不够,一些有机成膜剂从乳液中游离出来,致使纤维表面涂覆不均,性能降低。
(3)起泡。即浸润剂中泡沫较多含有空气,造成单丝涂油器上起泡,使玻纤表面涂覆不均,并造成贮罐及循环罐内浸润剂泡沫溢出,其原因是乳化剂种类及用量不当,应选合适的消泡剂使之消泡。
2、玻纤加工性能中的评价
在原丝进一步加工中,可观察到一些现象对增强型浸润剂的质量有影响。
(1)浸润剂的迁移。原丝筒由于浸润剂迁移会造成内外含油率不一致,致使退解困难,并影响产品质量。浸润剂是蒸发过程中被水分携带迁移的,这需要乳液保持一定的颗粒度,使得水分无法带动,特别是在制备成膜剂乳液时,要控制好乳液颗粒表面的乳化剂与水分子的结合程度,控制好二者形成氢键的量,结合太差、粒子亲水性差,乳液不稳定;结合太稳定,水分子在蒸发外移过程中,通过氢键作用,也会将乳液颗粒带出。
(2)起毛。纤维单丝断裂,即形成毛丝。引起毛丝的主要原因是浸润剂膜滑爽性不够,摩擦系数过大。同时集束不良的原丝,在退并过程中也易产生毛丝,这与浸润剂的LOI值、成膜剂种类、成膜剂分子量和成膜剂表面张力有关,分子量过大或过小,表面张力过大都容易起毛,也与浸润剂中润滑组分的种类、用量有关,在设计浸润剂配方中需仔细考虑。
(3)原丝筒性能。原丝筒在烘干过程中变形及产生层间粘并现象,均会对玻纤后加工工序产生不良影响,如原丝筒过软或变形,则在退解时,纱线易脱圈。若原丝筒过硬或层间粘并严重,则退解时,玻纤束易损伤、毛丝严重,这需要调节好浸润剂中各组分的用量,使之原丝筒软硬适中。
3、在复合材料制造工艺中的评价
复合材料制造工艺不同,对玻璃纤维性能要求也不同,主要有以下几个方面。
(1)集束性
集束性是纤维性能重要标志之一,若要使玻纤集束性好,则应提高浸润剂的LOI值、提高成膜剂的分子量、粘结性和表面张力。有时往往使用可交联的热固性树脂作为浸润剂中的成膜剂。
(2)切割性
这对于短切纤维尤其重要。切割性好的纤维集束性一定要好,这对成膜剂的要求和集束性相同。另外要求玻纤烘干后具有一定的硬度,这需要成膜剂具有较高的温度。由于玻璃的硬度高于钢质刀片的硬度,所以玻纤束是在刀辊上受切剪力及冲击力折断的,硬和脆的纱易折断,但切后浸润剂膜易崩裂而造成散丝和毛丝,所以浸润剂膜要赋予原丝束以适当的韧性,可使原丝束既易于折断,又能保持短切原丝的集束性和完整性。
(3)分散性
短切纤维在树脂中的分散性,对浸润剂的要求是使短切原丝集束性、完整性及流动性良好,毛丝、毛团、开纤现象少、成膜剂表面张力小,滑爽、静电作用小。
(4)平躺性
对于SMC、喷射纱连续纤维的平躺性,这和短切纤维的分散性功能相类似,两者对浸润剂的要求也相同,都是要求集束良好,静电少。
(5)浸透性
是指玻璃纤维完全浸透树脂的能力,它要求浸润剂中的成膜剂具有溶解度高,分子量低等性能,如用于缠绕、拉挤软质纱的浸润剂成膜剂均为粘性膜、浸透块。
(6)浸穿性
是指树脂横向穿过玻璃纤维的能力,它要求纤维集束良好,成膜剂溶解度要低,在液态树脂中不易开纤。
4、在复合材料应用性能上的评价
(1)湿保留率。取决于树脂/玻纤界面上偶联剂的种类和浸润剂其它组分对界面的影响。
(2)抗张强度和弯曲强度。要求浸润剂赋予玻纤以良好的界面结合力。
(3)抗冲击强度。为提高玻璃增强树脂材料的抗冲击强度,除要求良好的界面结合力外,还要求界面具有一定的弹性。如用玻纤短切纱增强尼龙(PA)、热塑性聚酯(PET、PBT)等材料时,成膜剂往往使用聚氨酯树脂以提高界面的弹性。
只有通过以上工艺性能的考核,方能判别一种浸润剂质量的好坏。在浸润剂配方设计中,只有熟知浸润剂中不同组分的性能及赋予玻纤的特性才能设计出满足各工艺性能要求的浸润剂配方。
在玻璃纤维生产厂家,浸润剂配制好后,需要测定浸润剂的固含量、PH值、及浸润剂的稳定性。








































