1、復(fù)合材料的界面復(fù)合材料的界面玻纖的表面處理玻纖的表面處理 玻纖的表面處理玻纖的表面處理一一.表面處理的意義表面處理的意義表面處理：在玻璃纖維表面表面處理：在玻璃纖維表面附著附著的一種的一種表面處理劑的特殊物質(zhì)，使玻璃纖維與表面處理劑的特殊物質(zhì)，使玻璃纖維與合成樹脂牢固的粘結(jié)在一起，以到達(dá)高合成樹脂牢固的粘結(jié)在一起，以到達(dá)高玻璃鋼性能的目的。玻璃鋼性能的目的。 玻纖的表面處理玻纖的表面處理二二. . 脫蠟處理脫蠟處理（除去紡織型浸潤劑）（除去紡織型浸潤劑）方法：方法：洗滌法、熱處理法（間歇法、分批法、洗滌法、熱處理法（間歇法、分批法、連續(xù)法）連續(xù)法）處理效果：處理效果：浸潤劑殘留量、玻纖強(qiáng)度保持

2、率浸潤劑殘留量、玻纖強(qiáng)度保持率玻纖熱處理后，在空氣中極易吸附水分，應(yīng)玻纖熱處理后，在空氣中極易吸附水分，應(yīng)及時(shí)涂覆偶聯(lián)劑。及時(shí)涂覆偶聯(lián)劑。 玻纖的表面處理玻纖的表面處理 玻纖的表面處理玻纖的表面處理三三. .化學(xué)處理化學(xué)處理1).1).偶聯(lián)理論偶聯(lián)理論偶聯(lián)劑是一種能夠改變偶聯(lián)劑是一種能夠改變GFGF增強(qiáng)界面能的增強(qiáng)界面能的化合物。一般含有兩個(gè)不同的基團(tuán)，一化合物。一般含有兩個(gè)不同的基團(tuán)，一種與種與GFGF直接表面結(jié)合，另一種與基體通直接表面結(jié)合，另一種與基體通過物理或化學(xué)結(jié)合，能提高界面連接強(qiáng)過物理或化學(xué)結(jié)合，能提高界面連接強(qiáng)度形成統(tǒng)一的整體。度形成統(tǒng)一的整體。玻纖的表面處理玻纖的表面處理三三

3、. .化學(xué)處理化學(xué)處理2).2).表面處理劑的種類表面處理劑的種類 有機(jī)鉻有機(jī)鉻 有機(jī)硅有機(jī)硅 鈦酸酯鈦酸酯 其他其他玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑( (由氯化鉻與有機(jī)酸合成由氯化鉻與有機(jī)酸合成)有機(jī)鉻處理劑最有名的當(dāng)屬有機(jī)鉻處理劑最有名的當(dāng)屬“沃蘭沃蘭”（volanvolan），它的化學(xué)名稱是甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)），它的化學(xué)名稱是甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物。合物。玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑沃蘭水解沃蘭水解玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑與玻纖表面作用與玻纖表面作用 沃蘭與玻纖表面沃蘭與玻纖表面-

4、Si-OH-Si-OH發(fā)生脫水反應(yīng)，發(fā)生脫水反應(yīng)，生生成成Si-O-CrSi-O-Cr鍵，沃蘭分子間發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，生鍵，沃蘭分子間發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，生成成Cr-O-CrCr-O-Cr鍵。鍵。玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑與玻纖表面作用與玻纖表面作用玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑有機(jī)鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑與樹脂反應(yīng)與樹脂反應(yīng) 沃蘭中沃蘭中 ，可參與不飽和聚酯的固化反應(yīng)；，可參與不飽和聚酯的固化反應(yīng)；Cr-Cl，Cr-OH可參與環(huán)氧、酚醛固化反應(yīng)，與之縮聚?？蓞⑴c環(huán)氧、酚醛固化反應(yīng)，與之縮聚。玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（有機(jī)硅氧類偶聯(lián)

5、劑（KF570KF570） 硅烷偶聯(lián)劑的通式為硅烷偶聯(lián)劑的通式為RSiX3RSiX3，式中，式中R R代表氨基、巰基代表氨基、巰基-SH-SH、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán)，這些基乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán)，這些基團(tuán)和不同的基體樹脂均具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，團(tuán)和不同的基體樹脂均具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，X X代表能夠水代表能夠水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等），水解后能與玻璃作解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等），水解后能與玻璃作用。用。n n的值取的值取1 1，2 2或者或者3 3，絕大多數(shù)取，絕大多數(shù)取1 1。硅烷偶聯(lián)劑在國內(nèi)。硅烷偶聯(lián)劑在國內(nèi)有有KH550KH550，KH

6、560KH560，KH570KH570，KH792KH792，DL602DL602，DL171DL171這幾種型這幾種型號(hào)。號(hào)。有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑32)(SiXCHRn玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（KF570KF570）有機(jī)硅烷水解有機(jī)硅烷水解 (硅醇硅醇)玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（KF570KF570）硅醇與玻纖表面作用硅醇與玻纖表面作用（與（與BF表面的表面的Si-OH形成形成-H） Si玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（KF570KF570）與樹脂作用與樹脂作用 R R為能

7、與樹脂發(fā)生偶聯(lián)作用的活性基團(tuán)。對(duì)于為能與樹脂發(fā)生偶聯(lián)作用的活性基團(tuán)。對(duì)于熱固性樹脂，熱固性樹脂，R R參與樹脂固化反應(yīng)，成為固化樹脂參與樹脂固化反應(yīng)，成為固化樹脂結(jié)構(gòu)的一部分；對(duì)于熱塑性樹脂，結(jié)構(gòu)的一部分；對(duì)于熱塑性樹脂，R R與樹脂發(fā)生溶與樹脂發(fā)生溶解、擴(kuò)散和纏結(jié)實(shí)現(xiàn)分子交聯(lián)。解、擴(kuò)散和纏結(jié)實(shí)現(xiàn)分子交聯(lián)。玻纖的表面處理玻纖的表面處理有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑（KF570KF570）GFGF的烘干的烘干GFGF在烘干的過程中，硅氧類偶聯(lián)劑與在烘干的過程中，硅氧類偶聯(lián)劑與GFGF表面以表面以H H鍵結(jié)合的鍵結(jié)合的- -OHOH，在高溫下發(fā)生醚化反應(yīng)，脫去一分子水形成醚鍵，一，在高溫下發(fā)生

8、醚化反應(yīng)，脫去一分子水形成醚鍵，一形成的共價(jià)鍵結(jié)合。形成的共價(jià)鍵結(jié)合。玻纖的表面處理玻纖的表面處理鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑這類偶聯(lián)劑可用通式：這類偶聯(lián)劑可用通式：ROO(4-n)Ti(OX-RY)n (n=2,3)ROO(4-n)Ti(OX-RY)n (n=2,3)表示；表示；其中其中RO-RO-是可水解的短鏈烷氧基，能與無機(jī)物表面是可水解的短鏈烷氧基，能與無機(jī)物表面羥基起反應(yīng)，從而達(dá)到化學(xué)偶聯(lián)的目的；羥基起反應(yīng)，從而達(dá)到化學(xué)偶聯(lián)的目的；OX-OX-可以可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等。是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等。玻纖的表面處理玻纖的表面處理鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑依據(jù)它們獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)

9、，鈦酸酯偶聯(lián)劑包括四種基本類型：依據(jù)它們獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，鈦酸酯偶聯(lián)劑包括四種基本類型：單烷氧基型這類偶聯(lián)劑適用于多種樹脂基復(fù)合材料體系，尤其適合單烷氧基型這類偶聯(lián)劑適用于多種樹脂基復(fù)合材料體系，尤其適合于不含游離水、只含化學(xué)鍵合水或物理水的填充體系；于不含游離水、只含化學(xué)鍵合水或物理水的填充體系；單烷氧基焦磷酸酯型該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復(fù)合材料體系，單烷氧基焦磷酸酯型該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復(fù)合材料體系，特別適合于含濕量高的填料體系；特別適合于含濕量高的填料體系；螯合型該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復(fù)合材料體系，由于它們具有螯合型該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復(fù)合材料體系，由于它們具有非常好的水

10、解穩(wěn)定性，這類偶聯(lián)劑特別適用于含水聚合物體系；非常好的水解穩(wěn)定性，這類偶聯(lián)劑特別適用于含水聚合物體系；配位體型該類偶聯(lián)劑用在多種樹脂基或橡膠基復(fù)合材料體系中都有配位體型該類偶聯(lián)劑用在多種樹脂基或橡膠基復(fù)合材料體系中都有良好的偶聯(lián)效果，它克服了一般鈦酸酯偶聯(lián)劑用在樹脂基復(fù)合材料體良好的偶聯(lián)效果，它克服了一般鈦酸酯偶聯(lián)劑用在樹脂基復(fù)合材料體系的缺點(diǎn)。系的缺點(diǎn)。玻纖的表面處理玻纖的表面處理鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑親有機(jī)部分通常為長鏈烴基（親有機(jī)部分通常為長鏈烴基（C12C18C12C18），長力的），長力的纏繞可以轉(zhuǎn)移應(yīng)力應(yīng)變，提高沖擊強(qiáng)度，斷裂伸纏繞可以轉(zhuǎn)移應(yīng)力應(yīng)變，提高沖擊強(qiáng)度，斷裂伸長率與剪切

11、長度。此外長鏈烴基還可以改變無機(jī)長率與剪切長度。此外長鏈烴基還可以改變無機(jī)物界面處的表面能使粘度下降，顯示良好的熔融物界面處的表面能使粘度下降，顯示良好的熔融流動(dòng)性。流動(dòng)性。玻纖的表面處理玻纖的表面處理其他偶聯(lián)劑其他偶聯(lián)劑鋯類偶聯(lián)劑是含鋁酸鋯的低分子量的無機(jī)聚合物。鋯類偶聯(lián)劑是含鋁酸鋯的低分子量的無機(jī)聚合物。它不僅可以促進(jìn)不同物質(zhì)之間的粘合，而且可以它不僅可以促進(jìn)不同物質(zhì)之間的粘合，而且可以改善復(fù)合材料體系的性能，特別是流變性能。該改善復(fù)合材料體系的性能，特別是流變性能。該類偶聯(lián)劑既適用于多種熱固性樹脂，也適用于多類偶聯(lián)劑既適用于多種熱固性樹脂，也適用于多種熱塑性樹脂。種熱塑性樹脂。此外還有鎂

12、類偶聯(lián)劑和錫類偶聯(lián)劑。此外還有鎂類偶聯(lián)劑和錫類偶聯(lián)劑。玻纖的表面處理玻纖的表面處理四四. .偶聯(lián)劑的配制偶聯(lián)劑的配制（現(xiàn)配現(xiàn)用，防止偶聯(lián)劑逐步生成高縮聚體）（現(xiàn)配現(xiàn)用，防止偶聯(lián)劑逐步生成高縮聚體）沃蘭偶聯(lián)劑沃蘭偶聯(lián)劑取一定量的水，在攪拌下加入沃蘭混合液，配制取一定量的水，在攪拌下加入沃蘭混合液，配制1-1.5%的沃蘭水溶液，然后緩慢的加入的沃蘭水溶液，然后緩慢的加入2%濃度的氨濃度的氨水，直至水，直至PH為為56，放置，放置68個(gè)小時(shí)，待個(gè)小時(shí)，待PH穩(wěn)定后穩(wěn)定后使用。溶液呈淺綠色。使用。溶液呈淺綠色。玻纖的表面處理玻纖的表面處理四四. .偶聯(lián)劑的配制偶聯(lián)劑的配制有機(jī)硅氧類偶聯(lián)劑有機(jī)硅氧類偶聯(lián)

13、劑（R R基團(tuán)特性、溶液基團(tuán)特性、溶液PHPH值決定溶液值決定溶液 穩(wěn)定性）穩(wěn)定性）R R為甲基丙烯酸基、環(huán)氧基、乙烯基，在為甲基丙烯酸基、環(huán)氧基、乙烯基，在PH=4PH=4稀乙酸中配制稀乙酸中配制X X為為-Cl-Cl、 -COOCH-COOCH3 3，配成有機(jī)溶液，配成有機(jī)溶液X X為烷氧基（為烷氧基（-OCH-OCH3 3，-OC-OC2 2H H5 5），配成），配成PH=7PH=7水溶液水溶液玻纖的表面處理玻纖的表面處理五五. .玻纖表面處理工藝玻纖表面處理工藝后處理法后處理法使用紡織型浸潤劑，制得的使用紡織型浸潤劑，制得的GFGF及織物在用于制作玻璃鋼之及織物在用于制作玻璃鋼之前原

14、則上都采用此法進(jìn)行表面處理。前原則上都采用此法進(jìn)行表面處理。步驟：首先出去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后經(jīng)過步驟：首先出去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后經(jīng)過處理劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使處理劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使GFGF表面被附著上表面被附著上一層處理劑。一層處理劑。特點(diǎn)：處理的各道工序都需要專門的設(shè)備，初投資較大特點(diǎn)：處理的各道工序都需要專門的設(shè)備，初投資較大 ，玻璃纖維強(qiáng)度損失大，但處理效果好穩(wěn)定，是國內(nèi)常用的玻璃纖維強(qiáng)度損失大，但處理效果好穩(wěn)定，是國內(nèi)常用的處理方法。處理方法。玻纖的表面處理玻纖的表面處理五五. .玻纖表面處理工藝玻纖表面處理工藝前處理法前處理法適當(dāng)改

15、變浸潤劑的配方，既能滿足拉絲、退并、適當(dāng)改變浸潤劑的配方，既能滿足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹脂對(duì)玻璃纖維紡織各道工序的要求，又不妨礙樹脂對(duì)玻璃纖維的浸濕和粘結(jié)。將化學(xué)處理劑加入到浸潤劑中。的浸濕和粘結(jié)。將化學(xué)處理劑加入到浸潤劑中。與后處理法相比省去復(fù)雜的工藝設(shè)備，使用簡便。與后處理法相比省去復(fù)雜的工藝設(shè)備，使用簡便。避免熱處理造成避免熱處理造成GFGF強(qiáng)度的損失。強(qiáng)度的損失。缺點(diǎn)：難以同時(shí)滿足拉絲、退并、紡織與樹脂浸缺點(diǎn)：難以同時(shí)滿足拉絲、退并、紡織與樹脂浸濕和粘結(jié)。濕和粘結(jié)。玻纖的表面處理玻纖的表面處理五五. .玻纖表面處理工藝玻纖表面處理工藝遷移法遷移法將化學(xué)處理劑直接加入

16、樹脂膠液中進(jìn)行整體將化學(xué)處理劑直接加入樹脂膠液中進(jìn)行整體摻和，在浸潤的同時(shí)將處理劑施予摻和，在浸潤的同時(shí)將處理劑施予GFGF上，借上，借處理劑從樹脂膠液致纖維表面的處理劑從樹脂膠液致纖維表面的“遷移遷移”作作用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹脂固化用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹脂固化過程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。過程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。玻纖的表面處理玻纖的表面處理六六.接枝法對(duì)玻璃纖維的改性接枝法對(duì)玻璃纖維的改性陰離子聚合陰離子聚合因?yàn)椴ＡЮw維表面有大量的羥基，凡是能與因?yàn)椴ＡЮw維表面有大量的羥基，凡是能與羥基反應(yīng)的都可以往上接枝，所以可以采用羥基反應(yīng)的都可以往上接枝，所以可以采用陰離子聚合的方法對(duì)陰離子聚

17、合的方法對(duì)GFGF進(jìn)行接枝。進(jìn)行接枝。玻纖的表面處理玻纖的表面處理六六. .接枝法對(duì)玻璃纖維的改性接枝法對(duì)玻璃纖維的改性溶液聚合法溶液聚合法采用溶液聚合接枝法，在經(jīng)過采用溶液聚合接枝法，在經(jīng)過KH570KH570表面處表面處理的理的GFGF表面成功接上表面成功接上ABSABS。在其表面成功接。在其表面成功接入入ABSABS后，后，ABSABS所引入的不飽和鍵和極性基團(tuán)所引入的不飽和鍵和極性基團(tuán)有助于提高界面層活性，增加纖維和樹脂界有助于提高界面層活性，增加纖維和樹脂界面粘接強(qiáng)度。面粘接強(qiáng)度。玻纖的表面處理玻纖的表面處理六六. .接枝法對(duì)玻璃纖維的改性接枝法對(duì)玻璃纖維的改性偶聯(lián)劑和接枝結(jié)合法偶聯(lián)劑和接枝結(jié)合法還可以采用偶聯(lián)劑和接枝結(jié)合的方式，就是還可以采用偶聯(lián)劑和接枝結(jié)合的方式，就是偶聯(lián)劑末端有特殊的功能基，比如羧基、雙偶聯(lián)劑末端有特殊的功能基，比如羧基、雙鍵、環(huán)氧基等，再利用這些基團(tuán)接枝聚合物。鍵、環(huán)氧基等，再利用這些基團(tuán)接枝聚合物。玻纖的表面處理玻纖的表面處理六六. .接枝法對(duì)玻璃纖維的改性接枝法對(duì)玻璃纖維的改