塑料增强用玻纤表面处理的3种方法

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玻纤全称是玻璃纤维,简称GF,玻纤表面具有一定的吸水性,会影响其与树脂的黏结强度,同时还易使其水解,从而降低其强度。因此玻璃纤维在添加至塑料中之前,通常需对其进行表面处理。玻纤表面处理的方法主要有硅烷酸碱刻蚀处理、偶联剂处理、表面接枝处理等3种方法。

1,酸碱刻蚀处理由于在玻璃纤维中SiO2以连续相存在,组成均匀、统一和连续的网络结构。而一些碱金属的氧化物(如Al2O3、MgO、Na2O等)在玻璃中为分散相。采用酸等可将玻纤表面层的Al2O3、MgO、Na2O等溶解出来,从而使玻璃纤维表面形成一些凹陷。当玻纤与聚合物基体进行复合时,一些高聚物的链段进入空穴中,起到类似于“错固”的作用,增强玻璃纤维与聚合物界面之间的结合力。

2,硅烷偶联剂处理硅烷偶联剂处理是将玻璃纤维高温处理后,浸渍浓度为1%~2%的硅烷偶联剂的稀水溶液(对水溶解性差的偶联剂,可以用0.1%的乙酸溶液或水-乙醇的混合溶液),然后进行干燥处理。硅烷偶联剂的水解产物通过氢键与玻璃纤维表面作用,在玻纤表面形成具有一定结构的膜。但选择硅烷偶联剂的官能团应与塑料材料中的官能团之间能发生化学作用。不同的聚合物具有不同官能团,故应选用不同的偶联剂。表3-1为几种常见偶联剂的适用范围。硅烷偶联剂处理玻璃纤维,可促进玻纤与树脂的结合,保护玻璃纤维表面,提高其加工性能。通常市场上出售的玻玻纤都经过浸渍处理。

几种常见偶联剂的适用范围如下:

偶联剂A-:热塑性聚酯类(PC、PET、PBT)、聚苯醚类(PPO、MPPO)、PVC、改性聚丙烯、聚甲醛等

偶联剂A-:聚苯乙烯类(PS、HIPS、AS、ABS等);聚烯烃类(PP、PE等)

偶联剂A-:聚酰胺类(PA6、PA66、PA等)

3,表面接枝处理采用含双键的偶联剂处理过的玻纤表面涂覆过氧化物,在玻璃纤维与塑料的复合过程中,塑料聚合物可能在过氧化物的引发作用下与玻璃纤维表面偶联剂分子中的双键形成化学键,从而提高界面黏结强度。如在采用含双键的偶联剂处理过的玻纤表面涂覆橡胶溶液,并且经引发剂引发,使橡胶分子链与玻璃纤维表面的偶联剂发生接枝反应,在玻璃纤维表面形成了橡胶层,一部分橡胶分子链也可在玻纤表面发生交联而包覆于玻璃纤维表面。

或者采用过氧化硅烷偶联剂直接涂覆于玻璃纤维表面,引发与聚合物基体反应,从而在玻璃纤维表面接枝一层聚合物。聚合物在玻纤表面的接枝,可大大提高玻璃纤维表面与聚合物基体的相容性,从而提高界面黏结强度。

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