[发明专利]一种用于增强非极性树脂的玻璃纤维表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维的表面改性领域，特别是涉及一种嵌段共聚物偶联剂对玻璃纤维的表面改性方法，改性后的玻璃纤维可用于增强非极性树脂。

背景技术

玻璃纤维增强的非极性树脂，具有良好的力学、化学和热稳定性能，被广泛的应用于家电、汽车、化工等领域。工业上用的较多的非极性树脂有聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等。纤维一般需要用表面处理剂浸润之后再与树脂接触，这样可以增强玻璃纤维与树脂的粘结力，以保证所得到的复合材料的综合性能。为了和玻璃纤维有较好的结合，玻璃纤维的表面处理剂中通常会采用极性较大的成膜剂，如环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯醇等。但是，这一类成膜剂由于极性较大，和非极性的树脂基体常常结合得比较差，需要在树脂基体内加入极性接枝物，比如在聚丙烯基体内加入聚丙烯接枝马来酸酐等。而由于这类接枝物的接枝率通常较低，对树脂基体的极性增加有限，而且接枝物的结晶度较低，分子量较小，往往会使树脂基体的机械性能和耐热性能有所下降。

发明内容

本发明的克服了上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善玻璃纤维表面性能的方法，提出一种新的玻璃纤维的表面改性方法，在极性的玻璃纤维表面接枝一种两端分别为极性与非极性嵌段的三嵌段共聚物偶联剂，改性后嵌段共聚物偶联剂接枝到玻璃纤维表面，并与玻璃纤维表面形成强的相互作用，三嵌段共聚物偶联剂的聚苯乙烯（PS）嵌段可以与非极性树脂良好结合，从而提高玻璃纤维增强非极性树脂的综合性能。

本发明提供一种一种用于增强非极性树脂的玻璃纤维表面改性方法，其特征在于，用合成的嵌段共聚物偶联剂对玻璃纤维的表面进行改性，其中嵌段共聚物偶联剂为嵌段比为a：b：c的嵌段共聚物三嵌段共聚物偶联剂，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为50～200的整数，b为50～200的整数，c为10～30的整数；

将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进行水解，然后将玻璃纤维在马弗炉中煅烧后完全浸没在上述水解过的溶液中，取出晾干，将晾干后的玻璃纤维用二氧六环溶液淋洗后烘干得到表面改性玻璃纤维。

所述的嵌段共聚物二甲苯溶液的质量浓度为3～10%。

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

所述玻璃纤维在马弗炉中的煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为5～8小时。

所述玻璃纤维在水解过的溶液中浸没时间为30～60分钟。

所述嵌段共聚物中的甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（PMPS）嵌段占玻璃纤维的质量百分比为1～3%。

所述晾干后的玻璃纤维用二氧六环溶液淋洗时间为24小时以上。

用单纤维微球脱粘法来表征纤维-树脂间的粘合性，根据米勒平均剪切应力法求得两者间的界面剪切强度，如式。并以此来评定界面处理的效果，其中τ为平均剪切强度，p为拉脱力，d为纤维直径，l为小球埋长，尽管此法所得结果不是代表着真正复合材料中的局部应力状态，它们还是给界面性能提供了估计。

τ=p／(πdl)                                        

脱粘试验是在拉伸强力试验机上进行的，量程为50g，图5是微球脱粘示意图。

结果表明醋酸水溶液水解的嵌段共聚物偶联剂处理的玻璃纤维与聚丙烯界面的剪切强度明显增强。该方法简单易行，改性后嵌段共聚物偶联剂接枝到玻璃纤维表面，并与玻璃纤维表面形成强的相互作用，改性后的玻璃纤维可用于增强非极性树脂。

附图说明

图1为实施例1和实施例2所制备的改性玻璃纤维的ATR红外光谱图片。

图2为未经处理的玻璃纤维的显微镜照片。

图3为实施例1所制备的改性玻璃纤维显微镜照片。

图4为实施例2所制备的改性玻璃纤维显微镜照片。

图5为玻璃纤维从树脂液滴中的脱粘示意图。 

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：