玻璃纖維表面處理:熱處理法和酸堿刻蝕處理法
玻璃纖維增強復合材料以其自身高強度、高模量、良好的易成型性、絕緣性能好、抗腐蝕和疲勞損傷等優良特性,在航空、石化、加工和自動化工業等諸多領域得到了廣泛的應用。復合材料的性能不僅取決于增強纖維與基體的性能,而且在很大程度上取決于界面黏結的
強弱。提高樹脂與纖維界面黏結能力的有效途徑就是對纖維表面進行表面處理。商品化的玻璃纖維表面一般都有- -層由復合組分組成的膠料,具有抗摩擦、抗老化等作用,其典型的膠料組成為:潤滑劑4%、硅烷類偶聯劑10%、表面活性劑4%、抗靜電劑3%和成膜劑79%。
對于一種固定商品牌號的玻璃纖維,其表面的膠料組成是固定的,但由于復合材料基體樹脂的種類繁多,且不同種類基體樹脂的化學和物理性能相差很大,因此不可能有-種適合所有或大部分基體樹脂的膠料組成,同-種膠料組成的玻璃纖維增強不同種類的基體時終復合
材料的力學性能相差很大,因此就決定了玻璃纖維表面處理的多樣性,同時也決定了玻璃纖維表面處理的必要性。玻璃纖維主要的處理方法有熱處理法、酸堿刻蝕處理法、偶聯劑處理法、表面接枝處理法、等離子體處理法和稀土表面處理法等。
1.熱處理法
熱處理法就是利用高溫使玻璃纖維表面的原有膠料氧化分解,同時除去玻璃纖維由于儲存而吸附的水。如果是紡織型浸潤劑處理的玻璃纖維,高溫下還可除去其潤滑油。熱處理法一般是在340~ 350°C下,將玻璃纖維處理10~ 15min ,脫去其表面的石蠟乳劑,這樣可提高相應模壓制品的力學性能。熱處理法工藝簡單,實用性強 ,只是該法單獨使用的效果欠佳,- 般都作為玻璃纖維表面處理的預處理工序,與其他表面處理方法配合使用。
2.酸堿刻蝕處理法
酸堿刻蝕處理法是通過酸堿在玻纖表面進行化學反應形成一些凹陷或微孔。用堿刻蝕時,利用堿與二氧化硅生成可溶的硅酸鹽;用酸刻蝕時,利用酸與玻纖表面的堿金屬的氧化物三氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈉等反應生成可溶的堿金屬鹽, 在玻璃纖維表面形成大量的Si--OH鍵,待玻璃纖維與基體進行復合時,一些高聚物的鏈段進入到空穴中,起到類似錨固作用,增加了玻纖與聚合物界面之間的結合力,同時增加玻璃纖維表面反應性硅烷醇的數量。其終處理效果主要與酸堿種類、濃度、處理時間和處理溫度有關。但是,玻璃纖維在被酸堿刻蝕后,表面層也會在不同程度上遭到破壞,很容易造成應力集中,使其自身強度有所下降。因此,從力學性能的角度來說,酸堿刻蝕不是一種有效的表面處理方法,但其在增加玻纖表面積和反應性官能團數量方面的顯著作用值得重視。










































