[发明专利]一种玻璃纤维增强与表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于制造汽车内饰件的复合材料及其制造方法，特别涉及一种玻璃纤维与聚氨酯的复合材料。

背景技术

玻璃纤维连续毡是一种新型的无机增强材料，因性能优异被广泛应用于电器、汽车等行业。玻纤连续原丝毡各向同性，各向强度较高，且层间粘结强度高，空隙率高，因其具有树脂浸透速度快且均匀的优势，而在汽车工业中的应用越来越广，如应用于制造内饰件、结构件等。其不足之处在于：这种玻璃纤维连续毡用于制造汽车内饰件和结构件时，具有粉尘大的缺点，会对长期操作的工人带来较大伤害，容易罹患尘肺病。另外，现有玻璃纤维连续毡力学性能还有进一步提升的空间，目前尚存在重量重、厚度大、成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃纤维增强与表面改性方法，使其能获得更好的力学性能。

本发明的目的是这样实现的：一种玻璃纤维增强与表面改性方法，包括如下步骤：

1）制备改性聚氨酯水性乳液：将羟基硅油加入聚氨酯中，反应形成嵌段共聚物后，再将缩水甘油酯类环氧树脂均匀分散在共聚物中，最后加入去离子水进行乳化，得到改性聚氨酯水性乳液；在制备改性聚氨酯水性乳液的原料中，各组分的重量份为：聚氨酯30，羟基硅油2-5，缩水甘油酯类环氧树脂1-3，去离子水50-75；

2）配制浸渍溶液：将水溶性聚酯、改性聚氨酯水性乳液、γ-丙基三甲氧基硅烷、去离子水、铵盐和脂肪酸酰胺按重量份称重混合，搅拌均匀，并调整pH值为3-6；其中，各组分的重量份为：水溶性聚酯1，改性聚氨酯水性乳液3-8，γ-丙基三甲氧基硅烷0.06-3.05，铵盐0.01-3，脂肪酸酰胺3-6，去离子水60-84；

3）浸泡：把连续玻璃纤维毡浸泡在浸渍溶液中；

4）振动：将浸泡有连续玻璃纤维毡的容器放置在超声振动装置上；

5）开启超声振动装置强迫浸渍5-10分钟，取出的连续玻璃纤维毡，避光干燥，获得增强并表面改性后的连续玻璃纤维毡。

本发明中，所述铵盐为硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、醋酸铵、甲酸铵中的一种。

本发明的步骤2）中调整pH值采用盐酸、硫酸、醋酸、甲酸中的一种。

本发明中的γ－丙基三甲氧基硅烷为偶联剂，可与聚氨酯形成嵌段共聚物，有助于提高纤维毡与树脂基体的界面性能。经羟基硅油和缩水甘油酯类环氧树脂改性的聚氨酯水性乳液，具有软硬等性能可调节性好、柔韧、膜富有弹性、粘结强度大等优点，是一种优良的浸润剂成膜组分。不但对玻璃纤维起到了优良的保护作用，同时在与聚氨酯基体复合时，通过化学键合提高增强纤维毡与基体的界面结合力，其通常是阳离子或者非离子型的水性聚氨酯乳液。铵盐为抗静电剂，形成导电通道，可降低电荷积聚。脂肪酸酰胺为润滑剂。可降低摩擦系数。处理后的连续玻璃纤维毡用于聚氨酯发泡增强复合材料试验，其与聚氨酯的结合牢固，拉伸强度大，在同等条件下复合材料的弯曲模量提高20%以上。该方法获得的产品可用于制造汽车内饰件和结构件，具有重量轻、同等强度下的厚度小、成本低的优点。

具体实施方式

实施例1

一种玻璃纤维增强与表面改性方法，按如下步骤进行：

1）制备改性聚氨酯水性乳液：

将羟基硅油加入聚氨酯中，反应形成嵌段共聚物后，再将缩水甘油酯类环氧树脂均匀分散在共聚物中，最后加入去离子水进行乳化，得到改性聚氨酯水性乳液；在制备改性聚氨酯水性乳液的原料中，各组分的重量份为：

聚氨酯3kg

羟基硅油0.2kg

缩水甘油酯类环氧树脂0.1kg

去离子水5kg

制备而成的改性聚氨酯水性乳液作为本发明的原料之一。

2）浸渍溶液配制：

按如下重量份称重：

水溶性聚酯1kg

改性聚氨酯水性乳液3kg

γ-丙基三甲氧基硅烷0.06kg

氯化铵0.01kg

脂肪酸酰胺3kg

去离子水60kg

称重后混合，搅拌均匀，并采用盐酸调整pH值为3-6。

3）浸泡：把连续玻璃纤维毡浸泡在浸渍溶液中。

4）振动：将步骤3）浸泡有连续玻璃纤维毡的容器放置在超声振动装置上；

5）开启超声振动装置强迫浸渍5分钟，取出的连续玻璃纤维毡，避光干燥，获得增强并表面改性后的连续玻璃纤维毡。

处理后的连续玻璃纤维毡用于聚氨酯发泡增强复合材料试验，其与聚氨酯的结合牢固，拉伸强度大，在同等条件下复合材料的弯曲模量提高20%以上。

实施例2