水對玻璃-樹脂界面的作用

  在玻璃鋼中,存在著由合成樹脂與玻璃纖維形成的界面。實驗證明,玻璃鋼對水分的敏感性很大,玻璃纖維-樹脂界面又是玻璃鋼對水分敏感的區域。玻璃鋼的強度隨濕度的增大而下降。
  侵入玻璃-樹脂界面的水,會對玻璃纖維起破壞作用。這跟水對單獨纖維的破壞作用是一樣的。同時侵入玻璃-樹脂界面的水還可使樹脂降解。玻璃鋼中的樹脂由于玻璃-樹脂界面的存在,使樹脂與水接觸的面積增加很多,因此水對樹脂的作用也就加劇。由于玻璃纖維受到水的作用形成OH-使水呈堿性,所以與樹脂作用的水也將是堿性的
  那么水是如何侵入樹脂-纖維的界面呢?
  在一般的玻璃鋼生產中,由于用粘度大的樹脂浸漬玻璃纖維及其織物時,總是難以避免裹入小氣泡。既使采取特殊措施也只能減少小氣泡的數量,但卻不能完全阻止這種小汽泡的裹入。存在氣泡的玻璃鋼,當受到應力時引起內部的破壞,從而造成水分侵入的通道。微觀分析指出,玻璃鋼中的玻璃纖維周圍有空隙及氣泡,而且微小的氣泡往往互相連通,在界面上形成連續的通路。水分容易沿著這樣的界面移動而達到很深的部位。水在玻璃鋼中,順著纖維方向擴散的速度大約是垂直方向的30-60倍。
  不論是哪一種熱固性樹脂,為了使它們固化,一般都使用固化劑。固化劑加入樹脂后,通過攪拌,力求在樹脂中均勻分布,然而絕對均勻是不可能的,結果固化劑所在的那個點就成為反應的中心,而以輻射狀向四面八方延伸,形成了中心密度大,邊緣密度小的非均勻結構。密度大的叫膠?;蚰z束,密度小的叫做膠絮。結果在聚合反應結束后,在膠?;蚰z束周圍留下了部分反應或未反應的物質。低密度區域成為樹脂相的薄弱區域,也是水分侵入的通道,即使是耐水的樹脂也不可避免水分通過樹脂相進行擴散。
  在玻璃-樹脂界面上,玻璃纖維對樹脂各組分的吸附附能力不一樣,它是優先吸附那些能夠較多地降低它的表面自由能的物質,有些組分被優先吸附上去。結果界面樹脂層在組成上及固化后的樹脂結構上,都與樹脂本體產生差異。
  樹脂內雜質的存在,尤其是存在水溶性無機物質情況下,當水進入時,因滲透壓的關系形成高壓袋,高壓袋會導致裂紋的產生。玻璃鋼在固化過程中,樹脂將收縮,同時樹脂及纖維兩者的線膨脹系數也不一致,故實際玻璃鋼內部的應力分布是不均勻的,在界面處的應力分布也是不平衡的,往往在界面的某些點上集中了比平均應力高得多的應力,這種應力能夠使樹脂形成裂縫,界面也形成裂縫,甚至使界面的某些部分引起破裂。這就是說,由于種種原因,在非均
勻結構的樹脂內及玻璃-樹脂界面上都存在裂紋。這些裂紋或裂縫都是水侵入的通道。特別是水分子沿著玻璃-樹脂界面擴散的速率比通過樹脂大450倍。
  在荷載、水分、熱等因素的作用下,裂紋的寬度和深度都會加大,水分更易侵入。滲透進來的水分子達到界面,則使界面粘結力減弱,減弱了樹脂傳遞應力的能力,侵蝕玻階纖維,促進其水解和微裂紋漫延,降低了拉伸強度,因此玻璃鋼的性能變壞。
  上述氣泡、微孔、裂紋、毛細管、分子間或分子內的“間隙”的存在,不僅是玻璃鋼的特性,也是一切具有多相結構的復合材料所固有的。
  偶聯劑膜的作用,使界面上低密度樹脂因偶聯劑膜的影響而增加其密度,從而可以阻止水的滲入。