增强型浸润剂,贯穿了玻璃纤维生产、加工及FRP复合材料生产、加工的全过程,因此,对它的性能有多方面的要求。
一、浸润剂将数百根乃至数千根单丝集束为一股原丝,因此有如下要求:
1、浸润剂必须稳定,经较长时间放置或多次循环使用后,仍不分层沉淀。
2、浸润剂在高速拉丝作用下,应具有耐受高速剪切力的能力。
3、粘结成膜剂乳液的微粒能均匀地分布于单丝表面及单丝之间。
4、浸润剂在干燥之后必须对原丝起到粘结保护的作用。
5、在拉丝作业过程中,浸润剂必须有效地降低原丝在拉丝机各接触点上的摩擦。
6、增强型浸润剂还必须能满足如短切毡纱、喷射纱、SMC纱等分槽集束的要求,浸润剂粘结性过强或不足,都会影响分束性。
二、浸润剂必须赋予原丝下列性能
1、浸润剂必须提供原丝必要的润滑性,使原丝能够经受无捻粗纱络纱机、方格布织机上导纱器及张力器的磨损。
2、成带性能好。缠绕、拉挤用无捻粗纱或制无纺布用的无捻粗纱要求原丝平行,呈带状,这样有利于缠绕、拉挤SMC成型机组的作业及纱线在液体树脂中的浸渍。成带性适中的无捻
粗纱,织成的无纺布呈扁平“席状”,利于侵渍。
3、原丝的抱合性。除了某些特殊情况外,原丝在浸渍液体树脂之前均不应该完全分散,保持一定的集束性,甚至在某些情况下,要求原丝在聚合物中时仍保持其抱合性。原丝的抱合性应满足加工及应用的要求。过高的抱合性势必要提高原丝的含油率,但纱线浸透能力将下降。
4、短切性好。短切毡、喷射、SMC、石膏等用无捻粗纱,及短切毡、BMC、热塑性树脂(PA、PP、Pc、ABS等)用玻纤原丝,均需要具有较好的短切性,短切时短切纱流动性好,静电少,切成的原丝切口整齐、两端不开纤,无较多的毛丝和散丝。
5、硬挺性。凡短切后才能使用的玻纤纱,必须具有不同程度的硬挺度才利于切割。喷射、SMC,尤其是SMC纱硬挺度较高。
6、容易浸渍树脂。无论用机器还是手工制造FRP复合材料,都要求浸润剂膜容易被基体树脂所润湿。形成良好的玻纤与树脂的界面结合,否则FRP复合材料制品内部呈现大量未浸透树脂的白丝,或者表面凹凸不平,玻纤束裸露,使产品强度及耐老化性能下降。
7、浸透速度。在FRP成型工艺中,树脂在高温下快速固化(如在拉挤成型工艺中),则要求玻璃纤维在树脂固化前有限的时间内迅速浸透。从经济效益方面考虑,也要求缩短成型周期,减少模具数量和缩小操作空间,所以浸透速度在生产中是个重要因素。
对方格布、短切纱、缝编毡及喷射纱等都为一个重要的性能指标。
三、要满足复合材料下列性能的要求
1、强度,包括短期强度、长期强度以及在实际使用条件下的强度(如高温、高湿、受强负荷力等条件)。这和玻璃纤维拉丝工艺及浸润剂、基体树脂的质量和纯度、以及制造FRP复合材料工艺有关。不同的复合材料有不同的强度特征,如玻纤增强PA、PET、PBT、ABS、PP等制品往往用于对质量要求很高的汽车工业。玻纤增强PA(尼龙)用于汽车进气管、发动机罩等,玻纤增强PP(聚丙烯)用于汽车保险杠、面板等,这些制品都要有较高的抗冲击强度。
2、透明性,这对制造透明板材,采光罩或要求外观透明的制品尤其重要。这要求浸润剂膜浸透快,溶解好,膜的折光率与基体树脂(一般用丙烯酸酯改性的不饱和聚酯树脂)相近。
3、电性能。对于BMC、SMC等经常用于电绝缘材料的()%制品,其电性能是一个重要的指标。主要有体积与表面电阻率,耐击穿电压、介电常数、耐弧性等指标。为此浸润剂中各组分极性不能太大,抗静电剂用量亦不可太多。
总之,增强型浸润剂必须赋予原丝以如下特性。
1、玻璃纤维与聚合物之间有良好的粘结性,这主要通过偶联剂来实现。
2、玻璃纤维具有良好的集束性和浸透性,这主要通过成膜剂来实现。
3、在各道工序中保护原丝,降低摩擦,这通过加入特定的润滑剂来实现。
4、抗静电性,通过加入抗静电剂来实现。
5、仔细选择浸润剂的组分及用量,使玻璃纤维具有良好的加工性能,如硬挺性,柔软性,成带性,切割性等。