[發(fā)明專利]一種用于增強非極性樹脂的玻璃纖維表面改性方法

無效

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• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN103130423A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張冰;趙斌;陳超;殷天惠;林琳;何丹農(nóng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C03C25/28
• 分類號: C03C25/28;C08F293/00;C08F8/12
• 代理公司: 上海東方易知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻璃纖維的表面改性領(lǐng)域，特別是涉及一種嵌段共聚物偶聯(lián)劑對玻璃纖維的表面改性方法，改性后的玻璃纖維可用于增強非極性樹脂。

背景技術(shù)

玻璃纖維增強的非極性樹脂，具有良好的力學(xué)、化學(xué)和熱穩(wěn)定性能，被廣泛的應(yīng)用于家電、汽車、化工等領(lǐng)域。工業(yè)上用的較多的非極性樹脂有聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等。纖維一般需要用表面處理劑浸潤之后再與樹脂接觸，這樣可以增強玻璃纖維與樹脂的粘結(jié)力，以保證所得到的復(fù)合材料的綜合性能。為了和玻璃纖維有較好的結(jié)合，玻璃纖維的表面處理劑中通常會采用極性較大的成膜劑，如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚乙烯醇等。但是，這一類成膜劑由于極性較大，和非極性的樹脂基體常常結(jié)合得比較差，需要在樹脂基體內(nèi)加入極性接枝物，比如在聚丙烯基體內(nèi)加入聚丙烯接枝馬來酸酐等。而由于這類接枝物的接枝率通常較低，對樹脂基體的極性增加有限，而且接枝物的結(jié)晶度較低，分子量較小，往往會使樹脂基體的機械性能和耐熱性能有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的克服了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種改善玻璃纖維表面性能的方法，提出一種新的玻璃纖維的表面改性方法，在極性的玻璃纖維表面接枝一種兩端分別為極性與非極性嵌段的三嵌段共聚物偶聯(lián)劑，改性后嵌段共聚物偶聯(lián)劑接枝到玻璃纖維表面，并與玻璃纖維表面形成強的相互作用，三嵌段共聚物偶聯(lián)劑的聚苯乙烯（PS）嵌段可以與非極性樹脂良好結(jié)合，從而提高玻璃纖維增強非極性樹脂的綜合性能。

本發(fā)明提供一種一種用于增強非極性樹脂的玻璃纖維表面改性方法，其特征在于，用合成的嵌段共聚物偶聯(lián)劑對玻璃纖維的表面進行改性，其中嵌段共聚物偶聯(lián)劑為嵌段比為a：b：c的嵌段共聚物三嵌段共聚物偶聯(lián)劑，既聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（PS-b-PBA-b-PMPS），其中a為50～200的整數(shù)，b為50～200的整數(shù)，c為10～30的整數(shù)；

將合成的嵌段共聚物配制成二甲苯溶液，滴加或不滴加PH4～5醋酸水溶液到配置的嵌段共聚物溶液中進行水解，然后將玻璃纖維在馬弗爐中煅燒后完全浸沒在上述水解過的溶液中，取出晾干，將晾干后的玻璃纖維用二氧六環(huán)溶液淋洗后烘干得到表面改性玻璃纖維。

所述的嵌段共聚物二甲苯溶液的質(zhì)量濃度為3～10%。

所述的醋酸水溶液的醋酸含量為0～3cmol，c為甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（PMPS）嵌段的嵌段數(shù)。

所述玻璃纖維在馬弗爐中的煅燒溫度為400～800℃，煅燒時間為5～8小時。

所述玻璃纖維在水解過的溶液中浸沒時間為30～60分鐘。

所述嵌段共聚物中的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（PMPS）嵌段占玻璃纖維的質(zhì)量百分比為1～3%。

所述晾干后的玻璃纖維用二氧六環(huán)溶液淋洗時間為24小時以上。

用單纖維微球脫粘法來表征纖維-樹脂間的粘合性，根據(jù)米勒平均剪切應(yīng)力法求得兩者間的界面剪切強度，如式。并以此來評定界面處理的效果，其中τ為平均剪切強度，p為拉脫力，d為纖維直徑，l為小球埋長，盡管此法所得結(jié)果不是代表著真正復(fù)合材料中的局部應(yīng)力狀態(tài)，它們還是給界面性能提供了估計。

τ=p／(πdl)????????????????????????????????????????

脫粘試驗是在拉伸強力試驗機上進行的，量程為50g，圖5是微球脫粘示意圖。

結(jié)果表明醋酸水溶液水解的嵌段共聚物偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維與聚丙烯界面的剪切強度明顯增強。該方法簡單易行，改性后嵌段共聚物偶聯(lián)劑接枝到玻璃纖維表面，并與玻璃纖維表面形成強的相互作用，改性后的玻璃纖維可用于增強非極性樹脂。

附圖說明

圖1為實施例1和實施例2所制備的改性玻璃纖維的ATR紅外光譜圖片。

圖2為未經(jīng)處理的玻璃纖維的顯微鏡照片。

圖3為實施例1所制備的改性玻璃纖維顯微鏡照片。

圖4為實施例2所制備的改性玻璃纖維顯微鏡照片。

圖5為玻璃纖維從樹脂液滴中的脫粘示意圖。?

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：