玻璃纤维浸润剂在玻纤制品与玻璃钢制品上的应用

玻璃纤维浸润剂在玻纤制品与玻璃钢制品上的应用 2003年江苏省复合材料科学技术与]二程学术研讨会 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集 南京2003(5 玻璃纤维浸润剂在玻纤制品与玻璃钢制品上的应用 李青 (南京玻璃纤维研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院 南京210012) 摘要:本文综述了玻璃纤维浸 润剂在玻璃纤维与玻璃钢制品上的应用，重点介绍玻纤浸润剂技术在玻璃纤维、玻 璃钢制品应用E的重要性， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了玻璃纤维浸润剂应用中存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 关键词:浸润剂玻璃纤维玻璃钢,复合材料 ication of and FRPin Rroduct of fibieqIass AppI SiZing LiQing Glassfiber Institute)(Nanjlng Research&Design the and in Abstract:This summarize the of in the of FRP,emphases Sizing product Fiberglass paper application of and in issues FRE The of the of are Fiberglass also application Sizing importance Sizing technolege producting discussed( FRPKey words:Sizing Fibreglass 随着玻璃钢工业技术水平的不断提高，对增强材料玻璃纤维制品的质量也提出了更高的要l刖吾 求。 本文针对各种不同成型工艺的玻璃钢制品。对玻璃纤维制品的性能要求，综述了玻璃纤维浸润剂技术的应用。 2手糊成型工艺 在诸多成型工艺中，手糊成型工艺是我国最早使用，也是目前应用最广泛的成型工艺方法， 其产量占我国玻璃钢总产量的50,以上。 玻璃钢手糊成型工艺使用的玻纤制品主要有以下几类: (1) 无捻粗纱方格布，厚度从o(1-4)(8毫米， (2) 加捻细纱薄布，厚度从0(04-4)(6毫米， (3)短切毡。标重从200克,平方米-900克，平方米，幅宽从1(27米~4(5米， (4) 表面毡，标重从50克，平方米--90克平方米， (5) 缝编毡织物，包括缝编短切毡，缝编无捻粗纱布，缝编复合毡， 对于方格布及缝编无捻粗 2000孔漏板控 纱布用纱，对厚层方格布一般采用直接无捻粗纱，由 制o(2-0(4毫米薄层方格布用合股纱织造，其没润剂配方与缠绕纱浸润剂大致相同，但为了使纱线 具有更好的织造性能，配方中润滑剂及柔软剂用量比一般缠绕纱用浸润剂略多一些。 环氧或聚酯乳液成膜剂，赋予玻纤以良好的浸透性，制成玻璃钢制品清澈、透明，无白丝， 界面结合力强，耐老化、耐候性好。特别要指出的是，目前国内许多玻纤厂用石蜡711浸润剂生 产方格布用纱。个别企业甚至混用两种配方，以期提高单丝强力及原纱浸透性。 此配方中固色剂为双氰胺与甲醛缩聚物，此原料与不饱和聚酯树脂，溶解度 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 6相差甚大， 完全不相溶。虽然浸渍树脂后无白丝显露，但这是由于固色剂膜本身为透明的缘故。双氰胺一甲 醛缩聚物水溶性极强，用711浸润剂拉丝细纱支撑玻璃钢制品后，水分极易沿着玻纤与树脂的界 面浸入，造成制品耐水煮性差，水煮1-2小时后，样品白化、膨松、分层，加上SR(1、SR(2水 溶性聚酯树脂合成中使用的主要原材料(占60,以上)为完全水溶的聚氧乙烯化合物，更加剧 玻璃钢制品耐水煮性能下降，用此浸润剂制造的方格布，糊制成玻璃钢制品后，使用时间,长了 后， 一13 2003年江掉省复合材料科学技术与工程学术研讨会论文集 南京2003(5 表面白化，玻纤外露，层问分离，强度急剧下降，国家质检部门所以已将此类产品定为不合格产品， 应尽快停止生产，予以淘汰。 也有些厂家使用了811浸润剂，811浸润剂取消了固色剂成分，使用了环氧树脂改性的水溶性 聚酯树脂。有时还添加了偶联剂，性能符合标准。 使用811浸润剂的玻纤方格布性能虽然与711浸润剂相比，有了一‘定的提高，但与国内外现有 的先进浸润剂相比，仍有一定差距，表现在涂油不均单丝强力不够高毛丝较多，随着先进的池窑生 产线小断建立及商质量浸润剂的使用，我国的方格布质量将不断提高。 在应用手糊成型工艺制造玻璃钢制品生产过程中，经常会遇到驱除气泡困难的难题，制品中夹 杂了大量气泡，不但影响外观，而且会严重影响制品的强度及耐候性，而方格布的脱泡能力也是与 浸润剂的浸透性能相关的。 对高质量方格布而言，要求外观显扁平席状，各股纱适当散开，不要成圆棍状，经纬纱之间交 织紧密，无空隙(整个布面经纬纱单纤分布很均匀，这样从宏观上减少了气泡的一个因素，为此浸 润剂要赋予玻纤单丝之间适当的集束性，既要保证股纱在织造时保持纤维的完整性，不起毛，同样 在织成方格布后要适当的散开呈扁平的席状。这就要求浸润剂固含量不能太高，一般控制在 3(扣5(5,之间，同时要选择浸润剂成膜剂成膜为强度不高的粘性膜，分子量不易过大，避免粘结集 束力太强。(当然成膜剂分子量小也有利于浸透)对纱线的含水率控制要低，原丝筒最好烘干，使含 水率小于0(2,(中碱纱)。含水率过高的纱经织造后影响股纱的浸透，而且还造成经纬纱之间较大 的空隙，总之方格布、缝编织物等手糊玻璃钢基材要求纤维定向，密度高，这样有利于树脂浸透， 减 少气泡，同时可减少树脂用量，提高制品强度，同时也能节约成本。 3缠绕工艺及拉挤工艺 拉挤和缠绕工艺的要求与织造_【艺有很多相似性，这种相似性决定了它们均使用软质浸润剂， 即浸润剂成膜剂为不干的粘结膜，英国标准在分类时都把它们列为w类。实际上有些产品确实在这 三类应用中通用。o(C(F、PPG及Vetrofex等三大玻纤公司许多产品只是缠绕与拉挤通用。 缠绕成型工艺对缠绕纱技术要求如下: 首先纱线耐磨性好，不起毛、不断头;这要求浸润剂中 要使用高效的润滑剂，同时浸润剂对纤 维保护好，对无碱缠绕纱或拉挤纱，抗拉强度最好要达到0(35N,TEX以上，无捻粗纱的强度下降 要是由于散丝、毛丝及单纤问张力不均匀造成。对此类纱另一个质量控制指标是成带性好和悬垂主 好(张力均匀)。悬垂性好的无捻粗纱织成方格布布面平整，毛丝少。用于缠绕、拉挤，则纱线性 荷均匀，外观平整，而悬垂性差的无捻粗纱，在复合材料加工过程中，长度短的股纱首先受力，负 易拉毛，甚至拉断，而长度较长的股纱则易在导纱孔、模具口处堆积拉断，如在方格布织造时在极 杆导孔处或拉挤纱模具VI，减少合股数是提高悬垂性的一个有效方法。在浸润剂技术方面，提高箭 捻粗纱的悬垂性可采取以下措旌:无捻粗纱在浸渍树脂前要保持暂时的饱和性，合股纱股纱之问无 应散开，这样可提高缠绕纱及拉挤纱的作业加工性能。浸润剂配方中添加水溶性环氧，其作用是不 高浸润剂的粘结力，以提高粗纱的成带性。浸润剂膜爽滑，静电少，使退纱时单股纱通过导纱勾提 张力辊时阻力小，张力均匀，悬垂性好，这样的缠绕纱，制品表面平整，凹凸度不大于制品厚度及 的 20,。 拉挤纱张力不匀、松弛、圈结、毛丝、断纱，会造成模具进料口堵孔，玻纤纱拉断或大量毛丝 堆积，必须停车清理，使作业无法正常进行。 拉挤制品也往往使用膨体纱，连续原丝毡或缝编毡，以提高制品横向强度及表面质量，膨体纱 对浸润剂有特殊要求，经膨化机后膨化容易，单丝易散开，同时单丝又不能断裂，应成圈状，尽量 减少强度的损失，此类浸润剂一般采用增强纺织型浸润剂，原纱、单丝间粘结力适中，易于膨化变 形，同时要对纱线保护润滑性好，保护单丝的完整性浸透快、表面质量好。 在缠绕管道壁上出现白丝及拉挤棒材弯曲时易劈裂，均是浸润剂在树脂中结合不良造成的。 14 2003年江苏省复合材料科学技术与工程学术研讨会论文集 南京2003(5 特别要指出的是，缠绕制品上有少量一段段的很明显的自丝，往往并不是由于浸润剂整体质量不佳 引起的，而是由于浸润迁移造成的，即原丝筒和直接无捻粗纱团在表面水分先蒸发干燥，造成水分 分布的梯度，内层浸润剂在毛细管力的作用下向外层迁移，完全干燥后造成表面层浸润剂含量过高， 往往比中层、内层高l一2倍，而含油量过高的原丝，整体树脂往往不能将其浸润剂膜完全溶解， 从而造成局部的白丝。对直接纱纱团外层要充分剥离，合股纱退纱时外壳也要充分废弃不用，以保 证无捻粗纱每一股纱、每一段纱含油率在o(5,左右。 原丝微波烘干工艺可避免迁移，常规烘干过程中，要避免升温过快，尽量保持原丝筒内外温度 一致。水分应以蒸气的形态向外扩散，而不应该以液态水形态沿毛细管向外扩散。这样，也可有效 地降低迁移的发生。 当然降低浸润剂的迁移，应首先解决相关工艺实施参数，从烘干工艺中， 严格控制排湿温度与 移。 时阃、成膜温度与时阃、升温速率及进出烘房温度，也能极大降低浸润剂的迁 4喷射成型工艺 喷射成型工艺以其生产效率高，制品质量好而逐渐取代手糊成型玻璃钢工艺。喷射成型工艺制 成的玻璃钢制品的质最，与其使用的增强材料玻纤无捻粗纱的质量有着密切的关系。此工艺对玻纤 无捻粗纱的性能要求如下: (1)硬挺度适当。对于喷射大面积平面制品，如船体等要求喷得远、散得开，喷射量大则硬挺 度可以高一点，甚至可以大于130毫米。但对于喷射形状较为复杂的制品，要求贴模性好，边角伏 贴不翘起，则硬挺度不能太高，一般控制在100,110毫米左右。喷射纱要求切割性好。经喷枪切割 轮切割后，仍保持良好的集束性，切口端面整齐，不开纤。 (2)要求纱线有较好的抗静电性。在静电测试仪上，静电峰值要小于3000V。静电的存在会 严重影响其分散性，造成短切后成团，粘连，在喷射面上膨松，堆高。 (3)浸渍性良好，易脱泡。浸透速度要在1分钟之内，最好小于40秒，喷后稍加辊压原丝即 被树脂浸透，无自丝显露。 (4)无捻粗纱浸渍树脂后，附模性好，在立面喷射时不会滑脱。 (5)无捻粗纱各股纱线张力均匀，但无成带现象。每股纱平行排列之间无粘连，这样有利于切 割、分散。 配方中速溶性PVAC乳液是专为喷射纱浸润剂研制的，与市售一般PVAC乳液(俗称自胶)性 能完全不同，它能很快地溶解于苯乙烯中，提供很好的界面结合，与高分子聚酯树脂乳液相结 赋予喷射纱良好的硬挺性，切割性和浸透性。水溶性环氧为辅助成膜剂，可提高原丝的集束合， 兰有三个作用，一为偶联剂，二可提高纱线硬度，利于切割。三有抗静电效果，其金属离子性。沃 润剂涂层的表面电阻。 降低浸 喷射纱在实际使用时往往会产生下列弊病，现将其产生原因及解决方法作一个简要的叙述。 喷射时切割不良，短切后毛绒、毛团严重，无法正常作业。造成此现象的主要原因是纱线 (1) 集束不良，丝散，同时浸润剂成膜太软，或者膜太脆，无韧性，,经切割后膜崩开、集束破坏。解 决方法为更换或改进浸润剂的成膜剂，使其既有一定的硬挺性，又有一定的膜强度及韧性，适当提 高速溶性PVAc用量。也可以在浸润剂添加适当的增塑剂，以改善膜的韧性。 (2)浸渍性差。制品存在大量白丝，龟裂。造成此弊病的原因是成膜剂不溶于苯乙烯，浸透差。 解决办法为更换或改进浸润剂中的成膜剂。适当提高没润剂中聚酯乳液的用量，并控制好浸润剂的 固含量。使喷射纱灼烧损失率(LoT)即有机物含量在1,左右。同时要注意无捻粗纱含水率是否 过高，含水率应控制在0(1,以下。 (3)脱落或滑移。是指在喷垂直面时产生大面积向下滑落。产生此弊病的原因是短切原玻纤 堆高严重，静电大，由于玻纤体积大，与模具粘附不良，造成滑移。解决方法为在浸润剂中增加 一15 2003年江苏省复合材料科学技术与工程学术研讨会论文集 南京2003(5 抗静电剂用量(提高沃兰用量。同时提高喷射纱的浸透性。 (4)流挂现象。此现象是静电与浸透不良二个因素综合造成的。解决的办法同上。 5 sMc(片状模塑料)成型工艺 SMC玻璃钢成型工艺，在美国应用最广。主要用于汽车工业中的外壳、底盘、保险杠、扰流 板、电气工业中的高压开关柜、建筑水箱板等。在SMC成型工艺的玻璃钢制品中，玻纤含量可达 30,，对SMC的性能要求如下: (1)极好的集束性及极低的溶解性，适当的浸透性。要求纱线集 束性极好，溶解性低。这样 能在SMC片材生产过程中能保证粘度很大的树脂糊能垂直穿透厚度较大的短切玻纤堆积层。如 线集束不良，在苯乙烯中溶解度高，遇树脂糊即开纤，则树脂糊很难穿透，造成中间有白丝纱 无树脂浸渍。同时纱线在树脂糊中开纤早，则在模压时纤维不能随树脂流动。造成纤维分布不层。 中间多，边缘几乎无玻纤。这要求浸润剂主成膜剂的不溶物含量大于90,，纱线无单丝化倾均， 易于成型。 向( (2)硬挺度高，最好要大于160毫米，国外某些SMC用纱硬挺度到180毫米。这要求浸 剂膜硬度及强度高，同时浸润剂的固含量高，有时可达13,，以保证纱线含油率(LO!)在润 l_5, 以上。 (3)优良的切割性，纱线刚性好，静电少。成带性最小，在保证每股纱线力均匀的的前提下， 每股纱能分散开平行排列。这样保证了在机组上易散开，沉降后分散均匀。 如要进一步提高纱线的 0(2—1,的聚氨酯乳液。 配方中主要成膜剂为交联型切割性及集柬性，也可在配方中添加 PVAc乳液，在乳液合成中添加了交联单体，也可在浸润剂配方 中外加交联剂。在成膜时由于交联剂作用形成大分子网状结构，提高了膜的刚度及强度，同时也 使其不溶于苯乙烯中。配方中使用复合偶联剂也是为提高纱线的刚度。SMC纱原丝筒烘干时温 要高，一般达135?，时间要超过lo小时，以保证成膜剂交联反应充分进行。 度 SMC纱易出现的弊病如下。 (1)切割不良(分散不均。这是由于无捻粗纱硬挺度、集束性不良造成的，一定要保证交联 型PVAc的品质及保证纱线有足够高的含油率。 (2)静电严重，分散不均，堆高，并在沉降室壁上大量吸附。解决办法为浸润剂中增加抗静 电剂含量，或切割刀辊加装抗静电装置。国外及国内某些厂在退纱时采用外加有机抗静电剂的方 法，效果很好，纱线滑爽，静电少。树脂穿透不良，制品中间有白层夹心。解决办法为提高纱线 的集束性及提高主成膜剂的交联度及不溶于苯乙烯的能力。SMC纱浸润剂是属于难溶型的，在 方设计一定要多加注意。 配 6 BMc(团状模塑料)成型工艺 BMC成型工艺使用3(12毫米的短切纱，一般由烘干后的原丝筒直接短切。BMC短切纱技术 要求如下。 (1)短切性能良好，原丝经短切后仍保持良好的集束性，不开纤，毛纱毛团少，端面整 齐， 流动性好。 (2)适当的硬挺性，原丝要具有一定的硬挺性，利于切割，同时切割后的短切纱硬挺性高， 流动性好。 (3)苯乙烯中具有中等程度的溶解度，浸透时间在1分半至2分半之间，投入苯乙烯中20 秒内不开纤，这样在BMC混料中不致于过早开纤，减少填料对其的磨损，同时又可保证与基 树脂良好的界面结合。 体 (4)电绝缘性能好。因为BMC制品大量应用于电气绝缘材料，如电开关盒、汽车仪表盘、底板等，这要求浸润剂成膜剂树脂电阻率要高，化学极性小。浸润剂配方中抗静电剂用量也要控 16 南京2003(52003年江苏省复合材料科学技术与工程学术研讨会论文集 制，不得大于0(3,。 (5)短切纱滑爽，抗静电性好，易于在 BMC团料中分散。 BMC短切纱常出现的弊病为: (1)切割不良，纱散，毛团多，流动性差，不能在热压时随树脂流 动，这样造成混料时加料 困难，树脂集聚，局部短料，纤维过早散开，磨损严重，造成纤维在料团中长度不够，制品力学性能，尤其是抗冲强度下降，同时毛团的存在也会造成制品的表面缺陷。解决办法为提商浸润剂 成膜剂的粘结集束性、硬挺度及韧性，保证有足够的分子量，纱线不致于太软或太粘。 (2)纤维浸 透不良(即玻纤与树脂糊相溶性差，造成制品表面纤维痕迹明显，凹凸不平，光洁度差。解决办法为提高成膜剂的溶解度或改变浸润剂中PVAc与聚酯的配比，以提高纤维与 树 脂的相溶性。 (3)电性能差，包括表面电阻、体积电阻、介电损耗、正切值、击穿电压等。解决办法为尽 量烘干，含水小于0(15,，同时减少浸润剂中导电物质及极性大的化学品用量。 6增强热塑性塑料用纱 玻纤增强热塑性塑料，如PA(尼龙)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PET、PBT(热塑性 酯)、ABS、PS等等，在国内得以广泛应用，发展速度很快。国内大量使用的工艺是用玻纤聚 在双螺杆挤出机内与热塑性塑料混合，打成料粒，此类纱的技术要求如下。 (1)在双螺杆挤出长丝 (2)耐高温，浸润剂膜在高温下不变机中易于搅断，混料均匀，不会出现未搅断纤维堵塞出料口。 (3)与热塑性塑料相溶性好，制品强度高，无纤维外露，表面光洁。 色。 增强热塑性塑料玻纤长丝浸润剂配方较为简单。成膜剂为环氧，聚酯乳液与水溶性环氧聚酯 配合使用，用量较小。偶联剂一般用A(1100(KH(550)，如增强尼龙，最好用A(187(Kit一560)， 增强用双马来酸酐改性的聚乙烯、聚丙烯，偶联剂除A(1100外，也可以使用A(174(KH一570)。 此类无捻粗纱的弊病主要为在双螺杆机中搅不断，堵出料口，造成原因一为纱线含油率太高， 强力过大，不易搅断;二为浸润剂中成膜剂与热塑性塑料相溶性差，即粘附性太差。解决办法为 选择好与热塑性塑料粘附性、相溶性好的成膜剂，并在保证退解顺利的前提下，减少浸润剂的固 含量。 国外一般采用短切纱混料工艺(最近也开发出性能更好的长丝包复工艺)。短切纱长度为 3mm、4(5mm或6mm。短切纱相比于长丝，混料时，纤维损伤小，纤维比例可提高且混合 性高。在复合材料中纤维保留长度大。而纤维保留长度直接与制品抗冲强度成正比，故制品均匀 性能更好。 力学 增强热塑性塑料用短切纱的技术要求如下: (1)短切性好，集束好，流动性好。在所有短切纱中，增强热塑性短切纱的短切要求是最高 的。一是它短切长度较短，以3mm居多;二是对流动要求特别高，相对容积要大于0(5，最好 达到0(6，否则在料斗内堵结，不能保证定量加料。 能 (2)静电少。 (3)高温下不变色，这对浅色制品尤其重要。例如，美国O(C(F公司为针对洗衣机滚筒(材 质为PP)的自度，在浸润剂上做了大量的工作。 (4)与基体塑料相溶性好，粘附力强。 配方中聚氨酯乳液成膜后，强度高，富有弹性，对纤维具有良好的保护作用。所以原丝短切 性能特别好，同时聚氨酯为极性分子，粘结力强，与机体塑料相溶性好。但聚氨酯乳液价格较贵， 有时为降低浸润剂成本，使用聚丙烯酸酯乳液来取代一部分聚氨酯乳液。国外配方中针对增强聚 丙烯、聚乙烯玻纤，纱浸润中还添加了聚丙烯及聚乙烯乳液。以达到更好的增强效果。 一17— 南京2003(5 2003年江苏省复合材料科学技术与工程学术研讨会论文集 7结束语 从上述6类常用玻璃钢制品成型工艺，可以看出了玻璃钢玻纤制品与浸润剂技术之间密切关 系。对于玻纤生产企业，不仅要熟悉了解三者关系之外，还应从玻纤生产控制环节上如浸润剂配 制工艺，拉丝工艺，络纱工艺，退并、纺织工艺等直至最后的产品包装等各道环节控制上，保证 浸润剂技术的配套实施方确保玻纤制品最终质量，以期为玻璃钢复合材料行业提供品种齐全，应 用专业化的玻纤增强基材。我们有理由相信随着浸润剂、玻纤增强基材、基体树脂等行业产品技 术不断专业化、系列化及配套化，会大大促进玻璃钢，复合材料产品专业化、系列化。浸润剂表面 处理、玻纤增强基材以及玻璃钢,复合材料新技术的产业化，一定会为我国二十一世纪四大支柱行 业——新材料=I:=业早日腾飞做出特有的贡献。 一18