一种玻璃纤维增强与表面改性方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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、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，Y-丙基三甲氧基硅烷0.05-3，γ -丙基三甲氧基硅烷0.01-0.05，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。
[0005]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。
[0006]本发明的步骤I)中调整PH值采用盐酸、硫酸、醋酸、甲酸中的一种。
[0007]本发明中的γ-丙基三甲氧基硅烷、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】
[0008]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:
O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 轻基娃油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。
[0009]2)浸渍溶液配制:
按如下重量份称重:
水溶性聚酯Ikg 改性聚氨酯水性乳液3kg
Y-丙基三甲氧基硅烷0.05kg γ -丙基三甲氧基硅烷0.0ikg 氯化铵0.0lkg 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。
[0010]3)浸泡:把连续玻璃纤维毡浸泡在浸渍溶液中。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]实施例2
一种玻璃纤维增强与表面改性方法，按如下步骤进行:
O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8kg 羟基硅油0.27kg 缩水甘油酯类环氧树脂0.8kg 去离子水20kg
制备而成的改性聚氨酯水性乳液作为本发明的原料之一。
[0014]2)浸渍溶液配制:
按如下重量份称重:
水溶性聚酯Ikg 改性聚氨酯水性乳液8kg γ-丙基三甲氧基硅烷3kg
Y -丙基三甲氧基硅烷0.05kg 硫酸钱3kg 脂肪酸酰胺6kg 去离子水84kg
称重后混合，搅拌均匀，并采用稀硫酸调整PH值为3-6。
[0015]3)浸泡:把连续玻璃纤维毡浸泡在浸渍溶液中。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]实施例3
一种玻璃纤维增强与表面改性方法，按如下步骤进行:
O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30kg 轻基娃油4kg
缩水甘油酯类环氧树脂2kg 去离子水60kg