增强热塑性塑料用玻璃纤维浸润剂

1、玻璃纤维1997年第5期试验研究增强热塑性塑料用玻璃纤维浸润剂南京玻璃纤维研究设计院嵇安然自1956年美国FIBERFIL公司首先工业化生产玻璃纤维增强尼龙以来,通过六十年代进一步的研究和推广应用,增强热塑性塑料(以下简称FRTP)产量直线上升、电子、机械设备等领域。近几年,有的发达国家FRTP年增长率高达20%左右,与国外相比我国质量较差、品种较少。造成FRTP产量较低、这种状况的原因很多,缺少高性能的玻璃纤维材料是重要原因之一。本文就FRTP用浸润剂这一决定玻璃纤维品质的关键技术作一简单概述,希望行业同仁对此进行探讨研究,以期共同促进我国FRTP工业的发展。A174A187A1100。以。

2、,对不同的。表1常见热塑性塑料的偶联剂选用偶联剂热塑性塑料热塑性聚酯类PC、PET、PBT,聚苯醚类PPO、MPPO,聚甲醛类POM,改性聚苯乙烯类PS、AS、ABS,聚烯烃类PP、PE聚酰胺类PA6,66,1010对于热塑性塑料中象聚丙烯一类的惰性烯烃类聚合物,常用的偶联剂A174、A1100等虽有一定的增强效果,但结果不是很理想,解决这类树脂的偶联问题,一种是对基材进行改性,另一种就是选用一些新型偶联剂来提高增强效果。这类新型偶联剂主要有两大类:第一类是阳离子型硅烷类,适用于增强热塑性塑料的是阳离子苯乙烯型,其结构式HCl如下:(HC3)3Si(CH2)3NC2H4-NHCH2CH=CH2

3、用它增强聚丙烯效果明显,弯曲强度提高90%以上。第二类是磺酰叠氮硅烷,其结构通式为RSiRSO2-N3一种代表性的磺酰叠氮硅1浸润剂组份选用,配方设计增强型浸润剂,大致包括四个主要组份,即:成膜剂、偶联剂、润滑剂、和抗静电剂。除此之外,还可包括其它少量组份,如润湿剂、消泡剂、稳定剂、增塑剂等。111偶联剂偶联剂功能是在玻璃表面和基体树脂之间形成化学键,从而显著提高复合材料制品的各项性能(包括力学性能、电学性能、耐热性能、抗腐蚀老化性能等)延长其使用寿命。偶联剂的选择主要依据是:基体树脂的25玻璃纤维1997年第5期烷为(CH3)3Si-R-SO2-N3。硅烷部分水解成硅醇与玻纤表面的OH反应,

4、而叠氮基受热时生成的活化基团与聚烯烃中的任何一个CH键起反应,从而实现了树脂与玻璃纤维的偶联。用其处理的玻纤与用A1100处理的玻纤增强聚丙烯相比抗弯强度提高30%,抗张强度提高50%,热崎变温度提高80。112成膜剂的选用剂组份的迁移现象应尽量减少否则会造成原丝性质的不均一性,从而影响制品性质的均一性。上述所有性质都是由浸润剂赋予的,然而这些要求迄今未能得到充分的满足,对FRTP而言必须根据不同的增强基材选用不同的成膜剂组份,以尽可能满足上述这些要求。,膜强度高耐磨,能很,对增强大剂。丙烯酸酯类树脂与玻璃纤维有较好的亲和性,能方便地调整其成膜后的软硬程度,且与一些热塑性塑料具有良好的相容性,

5、也是一类较好地增强热塑性塑料用成膜剂。目前国内市售的这两类乳液都不能满足在浸润剂配方中使用的要求。南京玻纤院浸润剂工业性试验基地经过多年的试验研究,成功地研制出系列聚氨酯乳液、丙烯酸乳液,能较好地满足在浸润剂配方中使用的要求。过去国内大多数短切原丝用浸润剂,由于受到原材料的制约,必须或多或少地使用醋酸乙烯,乙烯醋酸乙烯共聚物作为成膜剂以满足原丝集束性、切割性的要求,这些原料对多数热塑性而言,都会产生一些不良的影响,笔者以为应尽可能避之。表2常见热塑性塑料的成膜剂的选用热塑性塑料聚酰胺类PA6,66,1010,12聚苯乙烯类PS,AS,ABS成膜剂聚氨酯类丙烯酸类丙烯酸类环氧类聚氨酯类环氧类成膜

6、剂是决定原丝性质的重要浸润剂组份,关键技术,。(国)作为FRTP用短切原丝,一般要求如下:(1)具有良好的集束性、切割性和抗静电性能。(2)必须有很好的流动性,即能很顺利地从容器中卸出以便均匀地分散在塑料中。(3)当把纤维复合到树脂基材过程中,一方面纤维不能失去其集束性,否则纤维将丛聚在一起,不能均匀地分布在制品中,另一方面也要求原丝有一定程度的单纤维化以便使玻纤增强材料具有足够的表面积,即要求原丝既要有一定的集束性又要有适当的单纤维化。(4)原丝表面的浸润剂涂层必须与基体树脂之间具有良好的相容性,保证其与聚合物基材之间没有任何不利的化学反应产生,否则将导致增强效果的下降、基料颜色的变化、界面

7、聚合物的降解等不良现象产生。(5)短切原丝应具有高度的白度,这一聚酯类PC,PBT,PET聚烯烃类PP,PE点对FRTP尤为重要,另外,纤维上的浸润26玻璃纤维1997年第5期113润滑剂和抗静电剂的选用(1)润滑剂的选择润滑剂的加入,可降低浸润剂体系的表面张力,赋予原丝一定的柔韧性及润滑性以满足拉丝、退解等工艺性能的要求。玻璃纤维润滑剂种类繁多,有改性矿油类、聚氧乙烯化的脂肪酸酯类及胺类、季胺盐类等,选择的原则主要有两条:润滑剂与浸润剂中其它各组份相匹配,润滑剂与被增强材料之间不能有不利的物理化学反应产生。润滑剂的用量以满足生产工艺要求为准。(2)抗静电剂的选择,保证生产的正常进行常用的方法

8、就是在浸润剂中添加一定量的抗电剂。抗静电剂分无机、有机两大类。常选用的抗电剂为无机盐类如LICL、NH4CL等。根据上述浸润剂配方中各组份的选择,通过拉丝、烘干、短切试验,以及复合材料性能的测试,即可基本确定适合于不同TP用的浸润剂配方。211长纤维增强PP(目前国内大多采用此配方%)水溶性聚酯(SR1)0.51.5水溶性环氧(681)24偶联剂(KH550ORKH570)0.40.6212短切原丝增强聚酰胺类(如6、1010等%)PA66、(1)聚氨酯乳液1.(如LICL)0.10.3偶联剂0.40.6(2)聚氨酯乳液510%润滑剂00.5%抗静电剂00.3%0.6%KH5600.4213短切原丝增强PP、PET、PBT、PC(%)环氧乳液510聚氨酯乳液02润滑剂0.10.5抗静电剂00.3偶联剂(KH550)0.40.62典型配方示例国外动态1996年美国复合材料工业缓步增长1996年是美国复合材料工业第5个持续增长年,其发货量为3117亿磅,比1995年增加116%。据塑料工业复合材料学会预测,1997年可能会以同样较慢的速度增长。VetortexCertainTeed公司的计划经理CatherineGills认为,工业运行状况反映了目前美国经济缓慢而稳定的增长。