增強型浸潤劑的質量評價
除浸潤劑本身的穩定性外,增強型浸潤劑的性能指標,一般通過浸潤劑拉絲工藝、纖維加工性能、以及玻璃鋼復合材料工藝及性能應用的試驗結果,間接評價浸潤劑質量。
1、拉絲工藝中評價
主要評價浸潤劑的穩定性。在爐臺作業正常情況下,測定斷頭飛絲率、滿筒率、臺班產量、噸紗浸潤劑耗量、分槽率、原絲含水含油率等指標,同時還要考察浸潤劑對操作人員的刺激性和對設備的腐蝕性。
如果浸潤劑質量不佳則在拉絲過程中易出現下列情況。
?。?)拉絲不順暢。玻纖單絲在單絲涂油器上,或集束槽上易斷裂,飛絲,致使拉絲作業無法正常進行。浸潤劑濃度過稠,粘度過大或者浸潤劑內有顆粒狀沉淀,致使玻纖單絲所受張力忽大忽小,易產生斷裂,或者是浸潤劑中乳液在高剪切力下不穩定,有顆粒析出而粘附于石墨輥上,造成飛絲。
?。?)在單絲涂油器石墨輥上,浸潤劑出現魚眼,呈現許多黑色斑點,這是由于浸潤劑中某些組分親水性差、呈油性、不易粘附在石墨輥上,也說明乳液穩定性不夠,一些有機成膜劑從乳液中游離出來,致使纖維表面涂覆不均,性能降低。
?。?)起泡。即浸潤劑中泡沫較多含有空氣,造成單絲涂油器上起泡,使玻纖表面涂覆不均,并造成貯罐及循環罐內浸潤劑泡沫溢出,其原因是乳化劑種類及用量不當,應選合適的消泡劑使之消泡。
2、玻纖加工性能中的評價
在原絲進一步加工中,可觀察到一些現象對增強型浸潤劑的質量有影響。
(1)浸潤劑的遷移。原絲筒由于浸潤劑遷移會造成內外含油率不一致,致使退解困難,并影響產品質量。浸潤劑是蒸發過程中被水分攜帶遷移的,這需要乳液保持一定的顆粒度,使得水分無法帶動,特別是在制備成膜劑乳液時,要控制好乳液顆粒表面的乳化劑與水分子的結合程度,控制好二者形成氫鍵的量,結合太差、粒子親水性差,乳液不穩定;結合太穩定,水分子在蒸發外移過程中,通過氫鍵作用,也會將乳液顆粒帶出。
?。ǎ玻┢鹈?。纖維單絲斷裂,即形成毛絲。引起毛絲的主要原因是浸潤劑膜滑爽性不夠,摩擦系數過大。同時集束不良的原絲,在退并過程中也易產生毛絲,這與浸潤劑的LOI值、成膜劑種類、成膜劑分子量和成膜劑表面張力有關,分子量過大或過小,表面張力過大都容易起毛,也與浸潤劑中潤滑組分的種類、用量有關,在設計浸潤劑配方中需仔細考慮。
?。ǎ常┰z筒性能。原絲筒在烘干過程中變形及產生層間粘并現象,均會對玻纖后加工工序產生不良影響,如原絲筒過軟或變形,則在退解時,紗線易脫圈。若原絲筒過硬或層間粘并嚴重,則退解時,玻纖束易損傷、毛絲嚴重,這需要調節好浸潤劑中各組分的用量,使之原絲筒軟硬適中。
3、在復合材料制造工藝中的評價
復合材料制造工藝不同,對玻璃纖維性能要求也不同,主要有以下幾個方面。
?。ǎ保┘?BR> 集束性是纖維性能重要標志之一,若要使玻纖集束性好,則應提高浸潤劑的LOI值、提高成膜劑的分子量、粘結性和表面張力。有時往往使用可交聯的熱固性樹脂作為浸潤劑中的成膜劑。
?。?)切割性
這對于短切纖維尤其重要。切割性好的纖維集束性一定要好,這對成膜劑的要求和集束性相同。另外要求玻纖烘干后具有一定的硬度,這需要成膜劑具有較高的溫度。由于玻璃的硬度高于鋼質刀片的硬度,所以玻纖束是在刀輥上受切剪力及沖擊力折斷的,硬和脆的紗易折斷,但切后浸潤劑膜易崩裂而造成散絲和毛絲,所以浸潤劑膜要賦予原絲束以適當的韌性,可使原絲束既易于折斷,又能保持短切原絲的集束性和完整性。
?。ǎ常┓稚⑿?BR> 短切纖維在樹脂中的分散性,對浸潤劑的要求是使短切原絲集束性、完整性及流動性良好,毛絲、毛團、開纖現象少、成膜劑表面張力小,滑爽、靜電作用小。
(4)平躺性
對于SMC、噴射紗連續纖維的平躺性,這和短切纖維的分散性功能相類似,兩者對浸潤劑的要求也相同,都是要求集束良好,靜電少。
?。?)浸透性
是指玻璃纖維完全浸透樹脂的能力,它要求浸潤劑中的成膜劑具有溶解度高,分子量低等性能,如用于纏繞、拉擠軟質紗的浸潤劑成膜劑均為粘性膜、浸透塊。
?。ǎ叮┙┬?BR> 是指樹脂橫向穿過玻璃纖維的能力,它要求纖維集束良好,成膜劑溶解度要低,在液態樹脂中不易開纖。
4、在復合材料應用性能上的評價
(1)濕保留率。取決于樹脂/玻纖界面上偶聯劑的種類和浸潤劑其它組分對界面的影響。
?。?)抗張強度和彎曲強度。要求浸潤劑賦予玻纖以良好的界面結合力。
?。ǎ常┛箾_擊強度。為提高玻璃增強樹脂材料的抗沖擊強度,除要求良好的界面結合力外,還要求界面具有一定的彈性。如用玻纖短切紗增強尼龍(PA)、熱塑性聚酯(PET、PBT)等材料時,成膜劑往往使用聚氨酯樹脂以提高界面的彈性。
只有通過以上工藝性能的考核,方能判別一種浸潤劑質量的好壞。在浸潤劑配方設計中,只有熟知浸潤劑中不同組分的性能及賦予玻纖的特性才能設計出滿足各工藝性能要求的浸潤劑配方。
在玻璃纖維生產廠家,浸潤劑配制好后,需要測定浸潤劑的固含量、PH值、及浸潤劑的穩定性。
1、拉絲工藝中評價
主要評價浸潤劑的穩定性。在爐臺作業正常情況下,測定斷頭飛絲率、滿筒率、臺班產量、噸紗浸潤劑耗量、分槽率、原絲含水含油率等指標,同時還要考察浸潤劑對操作人員的刺激性和對設備的腐蝕性。
如果浸潤劑質量不佳則在拉絲過程中易出現下列情況。
?。?)拉絲不順暢。玻纖單絲在單絲涂油器上,或集束槽上易斷裂,飛絲,致使拉絲作業無法正常進行。浸潤劑濃度過稠,粘度過大或者浸潤劑內有顆粒狀沉淀,致使玻纖單絲所受張力忽大忽小,易產生斷裂,或者是浸潤劑中乳液在高剪切力下不穩定,有顆粒析出而粘附于石墨輥上,造成飛絲。
?。?)在單絲涂油器石墨輥上,浸潤劑出現魚眼,呈現許多黑色斑點,這是由于浸潤劑中某些組分親水性差、呈油性、不易粘附在石墨輥上,也說明乳液穩定性不夠,一些有機成膜劑從乳液中游離出來,致使纖維表面涂覆不均,性能降低。
?。?)起泡。即浸潤劑中泡沫較多含有空氣,造成單絲涂油器上起泡,使玻纖表面涂覆不均,并造成貯罐及循環罐內浸潤劑泡沫溢出,其原因是乳化劑種類及用量不當,應選合適的消泡劑使之消泡。
2、玻纖加工性能中的評價
在原絲進一步加工中,可觀察到一些現象對增強型浸潤劑的質量有影響。
(1)浸潤劑的遷移。原絲筒由于浸潤劑遷移會造成內外含油率不一致,致使退解困難,并影響產品質量。浸潤劑是蒸發過程中被水分攜帶遷移的,這需要乳液保持一定的顆粒度,使得水分無法帶動,特別是在制備成膜劑乳液時,要控制好乳液顆粒表面的乳化劑與水分子的結合程度,控制好二者形成氫鍵的量,結合太差、粒子親水性差,乳液不穩定;結合太穩定,水分子在蒸發外移過程中,通過氫鍵作用,也會將乳液顆粒帶出。
?。ǎ玻┢鹈?。纖維單絲斷裂,即形成毛絲。引起毛絲的主要原因是浸潤劑膜滑爽性不夠,摩擦系數過大。同時集束不良的原絲,在退并過程中也易產生毛絲,這與浸潤劑的LOI值、成膜劑種類、成膜劑分子量和成膜劑表面張力有關,分子量過大或過小,表面張力過大都容易起毛,也與浸潤劑中潤滑組分的種類、用量有關,在設計浸潤劑配方中需仔細考慮。
?。ǎ常┰z筒性能。原絲筒在烘干過程中變形及產生層間粘并現象,均會對玻纖后加工工序產生不良影響,如原絲筒過軟或變形,則在退解時,紗線易脫圈。若原絲筒過硬或層間粘并嚴重,則退解時,玻纖束易損傷、毛絲嚴重,這需要調節好浸潤劑中各組分的用量,使之原絲筒軟硬適中。
3、在復合材料制造工藝中的評價
復合材料制造工藝不同,對玻璃纖維性能要求也不同,主要有以下幾個方面。
?。ǎ保┘?BR> 集束性是纖維性能重要標志之一,若要使玻纖集束性好,則應提高浸潤劑的LOI值、提高成膜劑的分子量、粘結性和表面張力。有時往往使用可交聯的熱固性樹脂作為浸潤劑中的成膜劑。
?。?)切割性
這對于短切纖維尤其重要。切割性好的纖維集束性一定要好,這對成膜劑的要求和集束性相同。另外要求玻纖烘干后具有一定的硬度,這需要成膜劑具有較高的溫度。由于玻璃的硬度高于鋼質刀片的硬度,所以玻纖束是在刀輥上受切剪力及沖擊力折斷的,硬和脆的紗易折斷,但切后浸潤劑膜易崩裂而造成散絲和毛絲,所以浸潤劑膜要賦予原絲束以適當的韌性,可使原絲束既易于折斷,又能保持短切原絲的集束性和完整性。
?。ǎ常┓稚⑿?BR> 短切纖維在樹脂中的分散性,對浸潤劑的要求是使短切原絲集束性、完整性及流動性良好,毛絲、毛團、開纖現象少、成膜劑表面張力小,滑爽、靜電作用小。
(4)平躺性
對于SMC、噴射紗連續纖維的平躺性,這和短切纖維的分散性功能相類似,兩者對浸潤劑的要求也相同,都是要求集束良好,靜電少。
?。?)浸透性
是指玻璃纖維完全浸透樹脂的能力,它要求浸潤劑中的成膜劑具有溶解度高,分子量低等性能,如用于纏繞、拉擠軟質紗的浸潤劑成膜劑均為粘性膜、浸透塊。
?。ǎ叮┙┬?BR> 是指樹脂橫向穿過玻璃纖維的能力,它要求纖維集束良好,成膜劑溶解度要低,在液態樹脂中不易開纖。
4、在復合材料應用性能上的評價
(1)濕保留率。取決于樹脂/玻纖界面上偶聯劑的種類和浸潤劑其它組分對界面的影響。
?。?)抗張強度和彎曲強度。要求浸潤劑賦予玻纖以良好的界面結合力。
?。ǎ常┛箾_擊強度。為提高玻璃增強樹脂材料的抗沖擊強度,除要求良好的界面結合力外,還要求界面具有一定的彈性。如用玻纖短切紗增強尼龍(PA)、熱塑性聚酯(PET、PBT)等材料時,成膜劑往往使用聚氨酯樹脂以提高界面的彈性。
只有通過以上工藝性能的考核,方能判別一種浸潤劑質量的好壞。在浸潤劑配方設計中,只有熟知浸潤劑中不同組分的性能及賦予玻纖的特性才能設計出滿足各工藝性能要求的浸潤劑配方。
在玻璃纖維生產廠家,浸潤劑配制好后,需要測定浸潤劑的固含量、PH值、及浸潤劑的穩定性。










































