水懸浮法制備GF/PVC復合材料工藝研究
1 實驗部分
1.1 原材料
PVC:牌號XS-5,廣州化工廠生產,平均粒徑為30~150μm。
玻璃纖維:珠海市玻璃纖維企業有限公司,直徑15μm。
1.2 PVC體系熱穩定性實驗
采用IS0-305(1976)方法,在190℃溫度下,觀察經塑煉過的物料小試祥(1cm左右)加熱不同時間的顏色變化,并記錄變黑時間;靜態老化實驗在鼓風烘箱中進行。
1.3 熱失重分析
用島津TGA-50型熱重分析儀測定樣品的熱穩定性,升溫速率20℃/min,氣氛為空氣,流量為140ml/min。
1.4 工藝
水懸浮法制備GF/PVC復合材料的工藝流程如圖1所示。

2 結果與討論
2.1 PVC懸浮液的研制
用水懸浮法制備玻璃纖維增強樹脂復合材料預浸料時,懸浮液的性能將直接影響到制備工藝的實施及復合材料的性能。進行制備工藝的研究,先要獲得足夠穩定的樹脂懸浮分散體系,其技術關鍵在于懸浮液配方的設計及懸浮液的配制方法。所以,有必要根據懸浮法工藝的特點對懸浮液進行系統的研究,以便設計出佳的懸浮液配方。
懸浮體系用以作為介質的水與樹脂粉的密度不同,影響懸浮體系穩定性的因素較多,為使樹脂顆粒形成穩定的懸浮液,主要可以通過添加表面活性劑和機械攪拌的方法來實現,懸浮液的穩定時間應當適當,所使用的表面活性劑種類、添加量都應滿足工藝的要求。
PVC樹脂的熱穩定性較差,其粘流溫度為136℃,而熱分解溫度為140℃, PVC復合材料的加工溫度一般都高于這一溫度(本文優選的熱壓加工溫度為185℃左右),所以,必須對PVC樹脂進行熱穩定化處理,以便在材料成型加工時不發生降解。由于懸浮液的分散介質是水, PVC樹脂以微粒的形式存在于懸浮液中,所以不能采用常規的穩定劑處理方法,而必須探索適用于該工藝的有效的處理方法。由懸浮法復合工藝流程可知: PVC的水懸浮液中必須含有粘結劑,以使PVC顆粒能在預浸過程粘附到纖維束上,采用的粘結劑必須是水溶性或水乳性的,還應與其它添加劑有合適的相互作用,其熱穩定性的好壞也將影響復合材料的綜合性能。
(1)PVC樹脂粉的熱穩定化處理
懸浮法制備工藝采用水懸浮液浸漬,常用的PVC熱穩定劑與水又不相溶,如果將此類熱穩定劑直接加入懸浮液中,因懸浮液各組分密度不同,將很難保證熱穩定劑在樹脂中的終含量,并有效地改善浸漬后PVC的熱穩定性。
對PVC樹脂粉的熱穩定化處理可有兩種方法:一種方法是將PVC粉在浸漬前經適當的熱穩定劑處理,然后再將經穩定劑處理過的PVC粉制成懸浮液;另一種方法是將所選定的穩定劑制成水性乳液,作為添加劑組分直接加進懸浮體系中。
實驗結果表明,選用液體有機錫類穩定劑在浸漬前對PVC樹脂粉處理,可具有足夠的熱穩定性,采用液體有機錫穩定劑處理過的PVC樹脂,預浸前后熱穩定性的實驗結果列于表1。由表1可知,該方法能使PVC在預浸后得到足夠的穩定性。將穩定劑制成水性乳液后直接加進懸浮體系的方法,也可獲得較好的穩定效果。因此在實驗實施中,也可同時采用兩種方法來對PVC粒子進行熱穩定化處理。

(2)粘結劑的選擇
粘結劑在懸浮法復合工藝中所起的作用是在浸漬過程中將PVC樹脂粉未粘附到纖維束上。由于本實驗的懸浮體系采用水為分散介質,故粘結劑為水溶性或水乳性高分子。PVC復合材料的加工溫度為185~220℃,因此,加工過程中粘結劑受熱后必須有足夠的穩定性。
為了盡可能減少粘結劑對材料產生的不良影響,本實驗優選了一些多功能性的粘結劑,在熱壓加工過程中有足夠的熱穩定性,又能對PVC粒子起促進分散作用,增強懸浮液的穩定性;在預浸過程中,能使PVC粒子較好地粘附到纖維束上;還能作為材料的界面調節劑,具有改進基體抗沖擊性及加工流動性的功能等。
圖2為實驗中選用的部分粘結劑的熱失重分析結果。由實驗結果可知:Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號和Ⅴ號等體系在220℃時的熱失重均為0,因而在復合材料的加工溫度下有足夠的熱穩定性,適合用作懸浮浸漬工藝的粘結劑。

(3)PVC懸浮液的配制及穩定性
為了維持PVC樹脂粉在水懸浮液中的穩定性即體系的相對穩定平衡,可以有兩種方式:靜態平衡和動態平衡。由于XS-5型PVC樹脂粉的顆粒較大(30~150μm),僅靠吸附在樹脂粒子表面的表面活性劑所形成的電荷相互排斥作用力還不足以支撐PVC粒子的重力,所以僅僅利用表面化學的原理很難達到懸浮體系的靜態平衡?;谶@種情況,實現體系靜態平衡還應采用適當增加體系的粘度或調整懸浮體與懸浮介質的比重差值等方法。而實現動態平衡則只需采用適當的機械攪拌即可。
粘結劑在配方中的含量不能太高,因為含量太高會降低GF/PVC復合材料的熱機械性能;而低固含量的粘結劑乳液粘度很低,因此,為了實現體系靜態平衡,增加體系的粘度無法通過添加上述的多功能粘結劑來達到,必須加入適量的增稠劑。合適的增稠劑不但要起增稠作用,而且要求在材料加工過程中不分解。實驗中先后選用HEC、聚丙烯酰胺等常用的增稠劑進行配方研究,雖然均能得到較好的樹脂靜態平衡懸浮體系,但懸浮體系粘度增高后,預浸過程中PVC粒子較難滲進玻璃纖維束的芯部。從圖2的熱分析結果可見這些增稠劑的熱穩定性均不理想,因此,還是采用機械攪拌較為合適。雖然對設備要求有所增加,但懸浮液中對材料性能不利的組分減少了,而且懸浮體系的粘度較低,有利于PVC粒子滲入玻璃纖維束的單絲之間,機械攪拌的振蕩更有利于玻璃纖維束的開纖。
2.2 浸滲工藝的研究
(1)影響GF/PVC中纖維與樹脂含量的因素
復合材料中纖維與樹脂含量對材料的力學及熱學性能有較大的影響,并且還影響到材料的加工成型條件的選擇。玻璃纖維經懸浮液浸滲后,樹脂在纖維上的粘附量決定了復合材料中樹脂的含量。所以有必要研究經懸浮液預浸后纖維上的樹脂粘附量的各種影響因素。
?、賾腋∫簶渲蹪舛葘︻A浸纖維上的樹脂粘附量的影響
開始時纖維上PVC粒子的粘附量隨懸浮液中的PVC固體濃度的增大而增加,當濃度達到一定值時(約30%),纖維上PVC粒子粘附量的增加減緩,當濃度達到50%時,附著量不再增加,濃度再進一步增大時,附著量反呈減少的趨勢。這是因為當PVC的濃度增大時懸浮液的固液比增大,增加了樹脂顆粒滲入纖維束的機會,但濃度太高時,體系的表觀粘度增大,影響了玻璃纖維束的開纖及PVC樹脂粒子的滲透,并可能出現樹脂結團脫落的現象,從而影響樹脂的粘附量。
②纖維的浸滲次數對樹脂粘附量的影響
在懸浮浸滲制備設備中,懸浮槽里一般都有若干導輪,起到對玻璃纖維束的牽引、開纖、集束等作用,導輪位置的設計及玻璃纖維束的走向決定了纖維束在懸浮液中浸滲行程的長短,并將影響到纖維上樹脂的粘附量。在實驗中,我們采用改變預浸次數的方法來模擬纖維束浸滲行程的長短,以研究其對樹脂粘附量的影響。研究結果表明,隨著預浸次數的增加,PVC的粘附量增大,但是,增加到一定次數后,粘附量不再繼續增加,逐漸趨于飽和。
可見,在設計復合浸滲工藝時,既可通過調節懸浮液PVC顆粒的濃度來控制復合材料的樹脂含量,也可以通過纖維束在懸浮液中浸滲過程的長短來調節樹脂含量,從樹脂附著均勻性的角度出發,用后者來調節可能更為合適,因為懸浮液的PVC濃度太高時,樹脂粒子粘附均勻性較差,容易出現樹脂結團脫落。
?、劢B時間(走絲速度)對樹脂粘附量的影響
在懸浮浸滲過程中,纖維的走絲速度直接影響制備效率及樹脂分布的均勻性。由于PVC粒子向纖維芯部滲透需要一定的時間,因此可將達到飽和粘附量所需的浸滲時間等效于實際工藝過程的走絲速度。由實驗可知,隨浸滲時間的增長,纖維上PVC樹脂的粘附量增大,在10s內PVC樹脂的粘附量增加很快,此后,粒子粘附量的增加減緩,到40s后,粘附量不再增加。因此,在保證足夠的浸滲時間(達到飽和粘附量)的前提下,可以盡量提高走絲速度以獲得較高的生產效率。這就為工藝設備中導輪的位置及玻璃纖維束的走向、停留時間、行程等參數的設計提供了必要的依據。
?、躊VC樹脂粉的粒度分布對樹脂粘附量的影響
本文所選用的玻璃纖維的直徑為22μm,而所選用的PVC樹脂粉的粒徑在30~150μm之間,因此,除少量的PVC粒子是直接粘附在玻璃纖維上外,大多數的PVC粒子是夾附在玻璃纖維束的單絲之間。纖維單絲間夾附著的PVC粒子的量及粒子在纖維束中的分布與粒子的粒徑有較大的關系,由實驗可知,在同樣的浸滲條件下,PVC樹脂的粒徑越小,纖維上PVC粒子的粘附量越大,這主要是因為粒徑越小,粒子向纖維束的滲透越深入。所以,纖維束芯部的粒子一般都是小粒徑的PVC粒子,表層一般是較大粒徑的粒子。因此,為使復合材料的樹脂分布均勻性提高,應盡量采用粒徑較小、分布較窄的PVC樹脂粉。
(2)干燥脫水方法的研究
水懸浮法制備的預浸帶的脫水程度直接影響到材料的性能。當預浸復合材料中殘余水分較多時,材料在成型過程中,會由于水的蒸發而產生氣孔,在基體及纖維與基體的界面處產生大量的空隙,從而影響材料的性能。本實驗用鼓風烘箱來進行干燥脫水,溫度為100℃。圖3是干燥時間與預浸帶脫水程度的關系曲線。由圖3可知,各體系均隨干燥時間的增長,脫水更加完全,各體系的初始脫水速度均較快;但干燥至一定程度后,脫水速度減慢,這主要是因為脫水到一定程度時,粘附到預浸帶上的高分子粘結劑逐漸成膜,阻礙了水蒸汽的揮發而減低了預浸帶的脫水速度,不同的高分子粘結劑的成膜條件不一樣,這就使得用不同的懸浮液配方制備的預浸帶的脫水速度也不相同。因此,在連續制備的浸滲工藝中,設備干燥區段的長度及干燥區段的溫度設定應根據所采用的懸浮液配方的不同作相應的調整,并應與前述的研究結果配合,以獲得佳的制備工藝參數。

2.3 PVC樹脂(粒子)在纖維中分布情況的觀察
GF/PVC復合材料中,纖維與基體樹脂分布的均勻程度對其性能影響很大。一般來說,纖維與基體分布越均勻,材料的性能越好。用水懸浮法制備的GF/PVC無緯帶中,通過對樹脂粒子分布情況的初步觀察發現,預浸料經干燥后,可以看到纖維表面粘附有大量的樹脂粒子,將表面纖維絲束分開,可以觀察到部分單絲上粘附有PVC粒子,但是在纖維束的芯部仍然有許多單絲附著的粒子較少,這表明用水懸浮法制備GF/PVC預浸料,僅靠懸浮液配方的調整和工藝參數的優選,仍不足以制備性能優良的復合材料,還應該在工藝設備方面進行深入研究,使樹脂粒子能盡可能地滲透到纖維束的芯部。
若將干燥后的GF/PVC預浸料熔融熱壓制成無緯帶后,大多數樹脂粒子熔融覆蓋于纖維上,在顯微鏡下觀察發現,經熔融熱壓后,樹脂在纖維中的分布和覆蓋比熔融前大為改善。樹脂與纖維粘結狀況的進一步改善還依賴界面浸潤的好壞。
3 結 論
(1)選用液體有機錫類穩定劑在浸漬前對PVC樹脂粉進行熱穩定化處理,可使樹脂在材料加工過程具有足夠的熱穩定性;
(2)采用合適的水乳性粘結劑及適當的機械攪拌,可獲得穩定的懸浮體系;
(3)在玻璃纖維的浸漬過程中,較高的樹脂濃度、較小的樹脂粒徑和較窄的粒徑分布均有利于提高材料中的樹脂含量;此外,樹脂含量還與纖維束在浸滲過程中的傳送速度及預浸次數有關。
(4)預浸過程中,材料的脫水程度與懸浮液中的高分子粘結劑的性質有較大的關系;
(5)經熔融熱壓后,樹脂基本上能完全包覆纖維的單絲。
1.1 原材料
PVC:牌號XS-5,廣州化工廠生產,平均粒徑為30~150μm。
玻璃纖維:珠海市玻璃纖維企業有限公司,直徑15μm。
1.2 PVC體系熱穩定性實驗
采用IS0-305(1976)方法,在190℃溫度下,觀察經塑煉過的物料小試祥(1cm左右)加熱不同時間的顏色變化,并記錄變黑時間;靜態老化實驗在鼓風烘箱中進行。
1.3 熱失重分析
用島津TGA-50型熱重分析儀測定樣品的熱穩定性,升溫速率20℃/min,氣氛為空氣,流量為140ml/min。
1.4 工藝
水懸浮法制備GF/PVC復合材料的工藝流程如圖1所示。

2 結果與討論
2.1 PVC懸浮液的研制
用水懸浮法制備玻璃纖維增強樹脂復合材料預浸料時,懸浮液的性能將直接影響到制備工藝的實施及復合材料的性能。進行制備工藝的研究,先要獲得足夠穩定的樹脂懸浮分散體系,其技術關鍵在于懸浮液配方的設計及懸浮液的配制方法。所以,有必要根據懸浮法工藝的特點對懸浮液進行系統的研究,以便設計出佳的懸浮液配方。
懸浮體系用以作為介質的水與樹脂粉的密度不同,影響懸浮體系穩定性的因素較多,為使樹脂顆粒形成穩定的懸浮液,主要可以通過添加表面活性劑和機械攪拌的方法來實現,懸浮液的穩定時間應當適當,所使用的表面活性劑種類、添加量都應滿足工藝的要求。
PVC樹脂的熱穩定性較差,其粘流溫度為136℃,而熱分解溫度為140℃, PVC復合材料的加工溫度一般都高于這一溫度(本文優選的熱壓加工溫度為185℃左右),所以,必須對PVC樹脂進行熱穩定化處理,以便在材料成型加工時不發生降解。由于懸浮液的分散介質是水, PVC樹脂以微粒的形式存在于懸浮液中,所以不能采用常規的穩定劑處理方法,而必須探索適用于該工藝的有效的處理方法。由懸浮法復合工藝流程可知: PVC的水懸浮液中必須含有粘結劑,以使PVC顆粒能在預浸過程粘附到纖維束上,采用的粘結劑必須是水溶性或水乳性的,還應與其它添加劑有合適的相互作用,其熱穩定性的好壞也將影響復合材料的綜合性能。
(1)PVC樹脂粉的熱穩定化處理
懸浮法制備工藝采用水懸浮液浸漬,常用的PVC熱穩定劑與水又不相溶,如果將此類熱穩定劑直接加入懸浮液中,因懸浮液各組分密度不同,將很難保證熱穩定劑在樹脂中的終含量,并有效地改善浸漬后PVC的熱穩定性。
對PVC樹脂粉的熱穩定化處理可有兩種方法:一種方法是將PVC粉在浸漬前經適當的熱穩定劑處理,然后再將經穩定劑處理過的PVC粉制成懸浮液;另一種方法是將所選定的穩定劑制成水性乳液,作為添加劑組分直接加進懸浮體系中。
實驗結果表明,選用液體有機錫類穩定劑在浸漬前對PVC樹脂粉處理,可具有足夠的熱穩定性,采用液體有機錫穩定劑處理過的PVC樹脂,預浸前后熱穩定性的實驗結果列于表1。由表1可知,該方法能使PVC在預浸后得到足夠的穩定性。將穩定劑制成水性乳液后直接加進懸浮體系的方法,也可獲得較好的穩定效果。因此在實驗實施中,也可同時采用兩種方法來對PVC粒子進行熱穩定化處理。

(2)粘結劑的選擇
粘結劑在懸浮法復合工藝中所起的作用是在浸漬過程中將PVC樹脂粉未粘附到纖維束上。由于本實驗的懸浮體系采用水為分散介質,故粘結劑為水溶性或水乳性高分子。PVC復合材料的加工溫度為185~220℃,因此,加工過程中粘結劑受熱后必須有足夠的穩定性。
為了盡可能減少粘結劑對材料產生的不良影響,本實驗優選了一些多功能性的粘結劑,在熱壓加工過程中有足夠的熱穩定性,又能對PVC粒子起促進分散作用,增強懸浮液的穩定性;在預浸過程中,能使PVC粒子較好地粘附到纖維束上;還能作為材料的界面調節劑,具有改進基體抗沖擊性及加工流動性的功能等。
圖2為實驗中選用的部分粘結劑的熱失重分析結果。由實驗結果可知:Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號和Ⅴ號等體系在220℃時的熱失重均為0,因而在復合材料的加工溫度下有足夠的熱穩定性,適合用作懸浮浸漬工藝的粘結劑。

(3)PVC懸浮液的配制及穩定性
為了維持PVC樹脂粉在水懸浮液中的穩定性即體系的相對穩定平衡,可以有兩種方式:靜態平衡和動態平衡。由于XS-5型PVC樹脂粉的顆粒較大(30~150μm),僅靠吸附在樹脂粒子表面的表面活性劑所形成的電荷相互排斥作用力還不足以支撐PVC粒子的重力,所以僅僅利用表面化學的原理很難達到懸浮體系的靜態平衡?;谶@種情況,實現體系靜態平衡還應采用適當增加體系的粘度或調整懸浮體與懸浮介質的比重差值等方法。而實現動態平衡則只需采用適當的機械攪拌即可。
粘結劑在配方中的含量不能太高,因為含量太高會降低GF/PVC復合材料的熱機械性能;而低固含量的粘結劑乳液粘度很低,因此,為了實現體系靜態平衡,增加體系的粘度無法通過添加上述的多功能粘結劑來達到,必須加入適量的增稠劑。合適的增稠劑不但要起增稠作用,而且要求在材料加工過程中不分解。實驗中先后選用HEC、聚丙烯酰胺等常用的增稠劑進行配方研究,雖然均能得到較好的樹脂靜態平衡懸浮體系,但懸浮體系粘度增高后,預浸過程中PVC粒子較難滲進玻璃纖維束的芯部。從圖2的熱分析結果可見這些增稠劑的熱穩定性均不理想,因此,還是采用機械攪拌較為合適。雖然對設備要求有所增加,但懸浮液中對材料性能不利的組分減少了,而且懸浮體系的粘度較低,有利于PVC粒子滲入玻璃纖維束的單絲之間,機械攪拌的振蕩更有利于玻璃纖維束的開纖。
2.2 浸滲工藝的研究
(1)影響GF/PVC中纖維與樹脂含量的因素
復合材料中纖維與樹脂含量對材料的力學及熱學性能有較大的影響,并且還影響到材料的加工成型條件的選擇。玻璃纖維經懸浮液浸滲后,樹脂在纖維上的粘附量決定了復合材料中樹脂的含量。所以有必要研究經懸浮液預浸后纖維上的樹脂粘附量的各種影響因素。
?、賾腋∫簶渲蹪舛葘︻A浸纖維上的樹脂粘附量的影響
開始時纖維上PVC粒子的粘附量隨懸浮液中的PVC固體濃度的增大而增加,當濃度達到一定值時(約30%),纖維上PVC粒子粘附量的增加減緩,當濃度達到50%時,附著量不再增加,濃度再進一步增大時,附著量反呈減少的趨勢。這是因為當PVC的濃度增大時懸浮液的固液比增大,增加了樹脂顆粒滲入纖維束的機會,但濃度太高時,體系的表觀粘度增大,影響了玻璃纖維束的開纖及PVC樹脂粒子的滲透,并可能出現樹脂結團脫落的現象,從而影響樹脂的粘附量。
②纖維的浸滲次數對樹脂粘附量的影響
在懸浮浸滲制備設備中,懸浮槽里一般都有若干導輪,起到對玻璃纖維束的牽引、開纖、集束等作用,導輪位置的設計及玻璃纖維束的走向決定了纖維束在懸浮液中浸滲行程的長短,并將影響到纖維上樹脂的粘附量。在實驗中,我們采用改變預浸次數的方法來模擬纖維束浸滲行程的長短,以研究其對樹脂粘附量的影響。研究結果表明,隨著預浸次數的增加,PVC的粘附量增大,但是,增加到一定次數后,粘附量不再繼續增加,逐漸趨于飽和。
可見,在設計復合浸滲工藝時,既可通過調節懸浮液PVC顆粒的濃度來控制復合材料的樹脂含量,也可以通過纖維束在懸浮液中浸滲過程的長短來調節樹脂含量,從樹脂附著均勻性的角度出發,用后者來調節可能更為合適,因為懸浮液的PVC濃度太高時,樹脂粒子粘附均勻性較差,容易出現樹脂結團脫落。
?、劢B時間(走絲速度)對樹脂粘附量的影響
在懸浮浸滲過程中,纖維的走絲速度直接影響制備效率及樹脂分布的均勻性。由于PVC粒子向纖維芯部滲透需要一定的時間,因此可將達到飽和粘附量所需的浸滲時間等效于實際工藝過程的走絲速度。由實驗可知,隨浸滲時間的增長,纖維上PVC樹脂的粘附量增大,在10s內PVC樹脂的粘附量增加很快,此后,粒子粘附量的增加減緩,到40s后,粘附量不再增加。因此,在保證足夠的浸滲時間(達到飽和粘附量)的前提下,可以盡量提高走絲速度以獲得較高的生產效率。這就為工藝設備中導輪的位置及玻璃纖維束的走向、停留時間、行程等參數的設計提供了必要的依據。
?、躊VC樹脂粉的粒度分布對樹脂粘附量的影響
本文所選用的玻璃纖維的直徑為22μm,而所選用的PVC樹脂粉的粒徑在30~150μm之間,因此,除少量的PVC粒子是直接粘附在玻璃纖維上外,大多數的PVC粒子是夾附在玻璃纖維束的單絲之間。纖維單絲間夾附著的PVC粒子的量及粒子在纖維束中的分布與粒子的粒徑有較大的關系,由實驗可知,在同樣的浸滲條件下,PVC樹脂的粒徑越小,纖維上PVC粒子的粘附量越大,這主要是因為粒徑越小,粒子向纖維束的滲透越深入。所以,纖維束芯部的粒子一般都是小粒徑的PVC粒子,表層一般是較大粒徑的粒子。因此,為使復合材料的樹脂分布均勻性提高,應盡量采用粒徑較小、分布較窄的PVC樹脂粉。
(2)干燥脫水方法的研究
水懸浮法制備的預浸帶的脫水程度直接影響到材料的性能。當預浸復合材料中殘余水分較多時,材料在成型過程中,會由于水的蒸發而產生氣孔,在基體及纖維與基體的界面處產生大量的空隙,從而影響材料的性能。本實驗用鼓風烘箱來進行干燥脫水,溫度為100℃。圖3是干燥時間與預浸帶脫水程度的關系曲線。由圖3可知,各體系均隨干燥時間的增長,脫水更加完全,各體系的初始脫水速度均較快;但干燥至一定程度后,脫水速度減慢,這主要是因為脫水到一定程度時,粘附到預浸帶上的高分子粘結劑逐漸成膜,阻礙了水蒸汽的揮發而減低了預浸帶的脫水速度,不同的高分子粘結劑的成膜條件不一樣,這就使得用不同的懸浮液配方制備的預浸帶的脫水速度也不相同。因此,在連續制備的浸滲工藝中,設備干燥區段的長度及干燥區段的溫度設定應根據所采用的懸浮液配方的不同作相應的調整,并應與前述的研究結果配合,以獲得佳的制備工藝參數。

2.3 PVC樹脂(粒子)在纖維中分布情況的觀察
GF/PVC復合材料中,纖維與基體樹脂分布的均勻程度對其性能影響很大。一般來說,纖維與基體分布越均勻,材料的性能越好。用水懸浮法制備的GF/PVC無緯帶中,通過對樹脂粒子分布情況的初步觀察發現,預浸料經干燥后,可以看到纖維表面粘附有大量的樹脂粒子,將表面纖維絲束分開,可以觀察到部分單絲上粘附有PVC粒子,但是在纖維束的芯部仍然有許多單絲附著的粒子較少,這表明用水懸浮法制備GF/PVC預浸料,僅靠懸浮液配方的調整和工藝參數的優選,仍不足以制備性能優良的復合材料,還應該在工藝設備方面進行深入研究,使樹脂粒子能盡可能地滲透到纖維束的芯部。
若將干燥后的GF/PVC預浸料熔融熱壓制成無緯帶后,大多數樹脂粒子熔融覆蓋于纖維上,在顯微鏡下觀察發現,經熔融熱壓后,樹脂在纖維中的分布和覆蓋比熔融前大為改善。樹脂與纖維粘結狀況的進一步改善還依賴界面浸潤的好壞。
3 結 論
(1)選用液體有機錫類穩定劑在浸漬前對PVC樹脂粉進行熱穩定化處理,可使樹脂在材料加工過程具有足夠的熱穩定性;
(2)采用合適的水乳性粘結劑及適當的機械攪拌,可獲得穩定的懸浮體系;
(3)在玻璃纖維的浸漬過程中,較高的樹脂濃度、較小的樹脂粒徑和較窄的粒徑分布均有利于提高材料中的樹脂含量;此外,樹脂含量還與纖維束在浸滲過程中的傳送速度及預浸次數有關。
(4)預浸過程中,材料的脫水程度與懸浮液中的高分子粘結劑的性質有較大的關系;
(5)經熔融熱壓后,樹脂基本上能完全包覆纖維的單絲。










































