[发明专利]一种改良玻璃钢材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料的制备方法，具体地说是一种改良玻璃钢材料的制备方法。

背景技术

玻璃钢材料是由玻璃纤维增强材料嵌入已固化的热固性树脂中或被其包裹形成复合结构的材料。目前市场上生产使用的玻璃钢材料多采用树脂浸润玻璃布材料来成型。该方法浸润效果好，所制备的玻璃纤维含量高。但由于受玻璃布体积和形状的限制，使其特别不适应用于诸如管接头、三通管件、弯头管件等不易均匀受压的产品。另外，该方法制备的玻璃钢材料其耐冲击性能差，且层合面容易发生分层。为了解决上述问题，有研究者将玻璃纤维切割成纤维长径比为1000左右、长度为3~5mm玻璃纤维粉，然后将玻璃纤维粉投入到由环氧树脂、增塑剂、硅烷偶联剂组成的混合液中，再在球磨机中搅拌均匀加入填料、固化剂，由此制备成一种不含玻璃布铺层的玻璃钢材料（详见张娟等 . 环氧玻璃钢的制备[J]与测试 . 工程技术，2008,NO.13）。该方法所提供的玻璃钢材料虽然克服了玻璃布本身所导致的缺陷，但由于玻璃纤维被切割成粉状，因而其纤维本身所特有的物理特性亦被大大削弱。如复合材料吸收冲击能的方式常常是通过树脂变形和裂纹扩展至断裂、纤维抽出、纤维断裂3种方式。由此不难看出当复合材料中的玻璃纤维呈粉状嵌入已固化的热固性树脂中，在受到外力冲击时，粉性纤维已不再具有纤维抽出时能够吸收能量的作用，同时也丧失了纤维断裂时所能够吸收的能量。也有研究者通过采用玻璃布的铺层优化设计来提高玻璃钢材料的耐冲击性。如董卫卫等研究人员分别设计了4种铺层方式（分别为0°/ 0°/0°/0°/、0°/ 90°/0°/90°/、0°/ ﹢45°/﹢45°/0°/、﹢ 45°/0°/－45°/﹢90°/），采用真空辅助树脂注塑对玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板进行复合。并对其耐冲击性能进行了测试（详见董卫卫，等.玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料板的耐冲击性能研究[J]天津工业大学学报,2008,27(1)24-25）。实验结果表明采用0°/ 90°/0°/90°/铺层方式可提高复合材料的强度、承载能力以及能量吸收能力，但其抗变形能力较弱。另外该方法所制备的玻璃钢在应用时仍然要受到玻璃布体积和形状的限制。将一定长度的玻璃纤维直接混入热固树脂中形成一种不含玻璃布铺层的玻璃钢材料或许是一种不错的选择。然而，玻璃纤维表面光滑、纤维间接触紧密，故其分散性很差。因此当玻璃纤维直接混入热固树脂时，树脂对其的浸润性非常差，所以玻璃纤维很难与树脂基体形成牢固的粘接。为了提高玻璃纤维与树脂基体的粘合能力，许多研究人员都将研究重点放在了对玻璃纤维的表面进行处理中。目前对玻璃纤维表面进行处理的方法主要有：热处理法，即利用高温使玻璃纤维表面的原有胶料氧化分解，同时除去玻璃纤维由于储存而吸附的水。该方法简单、实用性强，但其单独使用效果欠佳，因而通常都作为玻璃纤维表面处理的预处理工序；酸碱刻蚀处理法，即通过酸碱在玻璃纤维表面进行化学反应形成一些凹陷或微孔。待玻璃纤维与基体进行复合时，一些高聚物的链段进入到空穴中．起到类似锚固作用，由此增加了玻璃纤维与聚合物界面之间的结合力。但研究表明酸碱刻蚀处理法虽可以有效增加玻璃纤维的表面积，改善玻璃纤维表面的浸润性，但是玻璃纤维在被酸碱刻蚀后表面层遭到破坏，从而造成应力集中，自身强度有所下降。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种制备不含玻璃布铺层、且耐冲击性能好的改良型玻璃钢材料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明所提供的制备改良玻璃钢材料的方法，它包括以下步骤：

（a）称取以下重量份比的原料：长度为15~50mm的玻璃纤维变形纱15~25份，环氧树脂20~25份，环氧树脂活性稀释剂3-8份，增粘剂0.05~0.1份  增塑剂1~2份、硅烷偶联剂1~2份、固化剂2~5份、填料10~20份；

（b）将玻璃纤维变形纱，在350~400℃温度下，热处理1-2h，除去玻璃纤维表面残留的胶料氧化物；

（c）将1/3~1/2量的环氧树脂活性稀释剂加入所述的玻璃纤维变形纱中，搅拌均匀后，备用；

（d）将环氧树脂、余量环氧树脂活性稀释剂混合均匀，再加入增塑剂、硅烷偶联剂制备成浸渍胶液，备用；

（e）将经c步所制备的物品放入d步所述浸渍胶液中，搅拌均匀后，密闭浸渍4-12小时；

（f）加入增粘剂，搅拌均匀后，加入填料、固化剂搅拌均匀，密闭保存。