粘結(jié)劑在玻纖制品中的應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)

1、粘結(jié)劑在玻纖制品中的應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)粘結(jié)劑在玻纖氈制品的應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新1.概述2.氈用粉末粘結(jié)劑3.氈用乳液粘結(jié)劑4.應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新1.概述 玻璃纖維氈包括玻璃纖維單絲氈、短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、表面氈、針刺氈、縫編氈及復(fù)合氈等產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品中，除針刺氈及縫編氈及復(fù)合氈，可不施于粘結(jié)劑外，其余各品種氈均需用氈用粘結(jié)劑將玻璃纖維原絲粘結(jié)成氈片，使其具有一定的強(qiáng)度及特殊性能。 1.概述 玻璃纖維氈主要應(yīng)用在：手糊、模壓成型、拉擠、離心澆注、真空灌注、反應(yīng)注射模壓成型、樹脂傳遞模塑等等工藝上。 根據(jù)玻璃纖維氈的應(yīng)用工藝不同，對(duì)氈片的附膜性、拉伸強(qiáng)度、浸透速度、濕態(tài)強(qiáng)度等指標(biāo)有不同的要求。 1.

2、1分類 氈用粘結(jié)劑可分為粉末和乳液二大類 通常情況： 粉劑氈經(jīng)浸透快, 玻璃鋼制品清徹透明；但氈的機(jī)械拉力強(qiáng)度小。 乳劑氈樹脂浸透性相對(duì)較慢，機(jī)械拉力強(qiáng)度大。 1.1分類按粘結(jié)劑種類分：1.概述1.2粘接的原理1.3涉及的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17470-2007 玻璃纖維短切原絲氈和連續(xù)原絲氈GB/T 6006-2001 玻璃纖維氈試驗(yàn)方法 1.2 粘接的原理 粘接是由兩材料間分子接觸和界面力產(chǎn)生所引起的 膠粘劑與被粘物連續(xù)接觸的過程叫潤濕 粘結(jié)劑和被粘物之間除存在范德華力外，有時(shí)還可形成化學(xué)鍵 1.2 粘接的原理 氈用粘結(jié)劑的作用對(duì)象,以常見的短切原絲氈為例，氈用纖維單絲直徑一般為11m，30

3、0克/平方米以下的氈30-50根單絲一集束 300-900克/平方米 的氈100根單絲一集束 900克/平方米 的氈200-400根單絲一集束粉劑氈是在玻璃纖維接觸點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)粘結(jié)，而乳劑氈是整個(gè)氈片上實(shí)現(xiàn)粘結(jié) 1.3涉及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17470-2007 玻璃纖維短切原絲氈和連續(xù)原絲氈GB/T 6006-2001 玻璃纖維氈試驗(yàn)方法1.3涉及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T6006-2001玻璃纖維氈試驗(yàn)方法原理GB/T6006.1-2001苯乙烯溶劑度測定將一試樣垂直懸掛在苯乙烯純?nèi)芤褐?，用附在試樣下端的重物?duì)試樣施加一定的拉伸負(fù)荷，記錄試樣破裂，重物墜落的時(shí)間。GB/T6006.2-2001拉伸斷裂強(qiáng)力

4、的測定采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置，拉伸經(jīng)過預(yù)調(diào)濕的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試樣，通過記錄儀或刻度盤指示拉伸斷裂強(qiáng)力。GB/T6006.3-2001厚度的測定在規(guī)定微壓力下，測量一疊總厚度至少為5的氈片層的二個(gè)外表面之間的距離。所得之值除以層數(shù)即為平均厚度。在施加規(guī)定壓力和去除壓力后二種情況下，測量該疊氈片二個(gè)外表面之間的距離，將得到的二個(gè)數(shù)值除以該氈片的層數(shù)，并以平均厚度的百分?jǐn)?shù)表示，則分別得到壓縮厚度和壓縮復(fù)原厚度。2.氈用粉末粘結(jié)劑 2.1聚酯粉末粘結(jié)劑 聚酯粉末粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)為：（1）原料選擇范圍廣，可合成及配制出針對(duì)不同要求的粉末粘結(jié)劑；（2）粉末熔融粘度低，對(duì)玻璃纖維潤濕性好；（3）粘結(jié)力強(qiáng)，對(duì)玻璃纖維附著

5、力好；（4）本身強(qiáng)度較好，有韌性，氈片強(qiáng)度高。 其缺點(diǎn)是較易產(chǎn)生靜電，成氈烘烤時(shí)顏色易變黃。2.氈用粉末粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑聚酯粉末粘結(jié)劑其化學(xué)結(jié)構(gòu)均為雙酚A型的不飽和聚酯樹脂，一般用二步法合成二元酸有苯酐、順酐、對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸、四氧化苯酐等二元醇有乙二醇、1、2一丙二醇、新戊二醇、雙酚A、甲基丙二醇、三羥甲基丙烷等按醇酸MOL比1.05:1的比例投料2.氈用粉末粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑 粉末粘結(jié)劑用聚酯樹脂合成后在液氮的作用下直接進(jìn)行深度冷卻粉碎 由于避免了常溫粉碎時(shí)高聚物鏈段間不必要的應(yīng)變，使得冷凍粉碎的聚酯粉末形狀較為規(guī)整，比表面小，分散均勻，流動(dòng)性好。 2.氈用粉末

6、粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑理想的粘結(jié)劑分布模式應(yīng)該為上下表面粘結(jié)劑含量較高，而中間層含量較少。氈片的拉伸強(qiáng)度與粉末粘結(jié)劑在厚度方向的分布沒有太大關(guān)系。粉末粘結(jié)劑在氈片表面附著量增加有利于氈表面集束 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑研究發(fā)現(xiàn)粉末粘結(jié)劑在氈片上的分布由噴水量與粘結(jié)劑添加順序決定。合理的布置應(yīng)該為：噴水撒粉/震動(dòng)噴水撒粉噴水 當(dāng)噴水量在100%附近時(shí)，粉末粘結(jié)劑以接近理想狀態(tài)分布 。理想的噴水過程應(yīng)該是：在“噴水”過程中先噴灑30%的水分，以防止粉末粘結(jié)劑穿過氈片，其余70%的水量在后續(xù)過程中，應(yīng)限制在最小必要量上使用 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑以DSM公司聚

7、酯粉末粘結(jié)劑產(chǎn)品為例，其基本性能如下：（1）化學(xué)類別：雙酚A類不飽和聚酯樹脂；（2）外觀：淺黃色粉末，流動(dòng)性好；（3）分子量、非常高的相對(duì)分子質(zhì)量，經(jīng)實(shí)測5000，相對(duì)分子質(zhì)量分布窄；（4）酸值1020;（5） 50%甲苯溶液：清徹透明液體，色澤6，粘度（252#轉(zhuǎn)子，lOrpm）為26003800mPas；（6）苯乙烯中溶解性，有極易溶于苯乙烯及不易溶于苯乙烯多個(gè)品種；（7）高粘結(jié)力，用量占?xì)制亓?%-4.5%；（8）使用條件，180一220烘干1-2min,此過程可使水分蒸發(fā)及聚酯末熔融，在玻璃纖維接觸點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)粘結(jié)；（9）儲(chǔ)存溫度不高于30；（10）顆粒分布，不同牌號(hào)的粉末粘結(jié)劑顆粒度分

8、布不一樣 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.1.聚酯粉末粘結(jié)劑2.氈用粉末粘結(jié)劑2.2.環(huán)氧樹脂粉末粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂一般采用雙酚A縮水甘油酯型的固體樹脂，（軟化點(diǎn)85，環(huán)氧值0.12mgKOH/l00g）經(jīng)冷凍粉碎，分級(jí)配料加助劑后制得。制作工藝流程如下：2.氈用粉末粘結(jié)劑2.2.環(huán)氧樹脂粉末粘結(jié)劑 環(huán)氧粉末粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)是分解溫度高，氈片經(jīng)220烘烤后，環(huán)氧粉末不會(huì)分解，而且粉末熔融后粘度較低，易潤濕玻璃纖維原絲，附著力強(qiáng)，顏色淺。 缺點(diǎn)是環(huán)氧樹脂本身脆性大，造成粘結(jié)點(diǎn)易斷裂，氈片抗拉強(qiáng)度低。所以，環(huán)氧粉末粘結(jié)劑往往加人環(huán)氧固化劑，以保證氈片的粘結(jié)強(qiáng)度。 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.2.環(huán)氧樹脂粉末粘結(jié)劑 環(huán)氧粉

9、末粘結(jié)劑常用的固化劑有羧酸酐、封端異氰酸酯等，固化劑可在產(chǎn)品中加入，使用方便，但影響粉末貯存穩(wěn)定性。也可在施粉前攪拌加入 環(huán)氧樹脂加固劑經(jīng)高溫烘烤固化后，形成高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶于苯乙烯中，所以適用于拉擠用連續(xù)氈等需慢溶的產(chǎn)品 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.3.環(huán)氧-聚酯粉末粘結(jié)劑 環(huán)氧為雙酚A縮水甘油酯型，平均相對(duì)分子質(zhì)量1500-4500，與端羧基不飽和聚酯樹脂，（酸值18-60，平均相對(duì)分子質(zhì)量2000-5000）按一定的比例，在螺桿擠出機(jī)中混合，在較低溫度下擠出造粒。再經(jīng)冷凍粉碎，篩選分級(jí)、配料后制得。2.氈用粉末粘結(jié)劑2.3.環(huán)氧-聚酯粉末粘結(jié)劑工藝流程如下： 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.3.環(huán)

10、氧-聚酯粉末粘結(jié)劑環(huán)氧與端羧基聚酯在氈片烘烤時(shí)，環(huán)氧與羧基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，產(chǎn)生部分交聯(lián)。由于聚酯樹脂相對(duì)分子質(zhì)量較大，又與環(huán)氧樹脂產(chǎn)生部分交聯(lián)，所以對(duì)氈片粘結(jié)力強(qiáng)。此類氈片在苯乙烯中的溶解度為中等，可用于制造拉擠用連續(xù)原絲氈，特別適用于RTM工藝的連續(xù)原絲氈，氈片耐壓力下樹脂流動(dòng)注射時(shí)的沖刷，不位移、變形，而且與不飽和聚酯樹脂相容性好2.氈用粉末粘結(jié)劑2.4.聚丙烯酸酯類粉末粘結(jié)劑 聚丙烯酸酯粉末樹脂熔融時(shí)粘附力強(qiáng)，氈片粘結(jié)強(qiáng)度好，且制造成本較低，可替代聚酯粉末粘結(jié)劑，用于短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、復(fù)合氈等。聚丙烯酸酚粉末粘結(jié)劑生產(chǎn)工藝流程如下： 2.氈用粉末粘結(jié)劑2.4.聚丙烯酸酯類粉末粘結(jié)劑乳

11、液直接通過霧化的方式形成霧滴并在與熱氣體介質(zhì)接觸的過程中蒸發(fā)水分，從而產(chǎn)生干燥粉末。噴霧干燥的技術(shù)關(guān)鍵在于料液的霧化。乳液在瞬間被霧化成20-60m的霧滴，產(chǎn)生極高的比表面積，因此噴霧干燥所生產(chǎn)的粉末粘結(jié)劑粒徑往往都較冷凍干燥的細(xì)。從提高生產(chǎn)效率的角度，噴霧干燥要求乳液固含量高而黏度相對(duì)較低；為了提高連續(xù)生產(chǎn)的時(shí)間，通常通過控制軟硬單體加料順序來控制聚合物表面層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。3.氈用乳液粘結(jié)劑樹脂乳液或水溶性樹脂作為玻璃纖維的表面處理劑，使用范圍比粉末粘結(jié)劑廣泛 乳液粘結(jié)劑制作的各類玻璃纖維氈，氈面平整，粘結(jié)完全 乳液粘結(jié)劑的制備通常有以下兩種方法：采用乳化、分散等方法來實(shí)現(xiàn)聚合物水性化；

12、直接采用乳液聚合的方法制備。 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.1.聚酯乳液粘結(jié)劑乳液粘結(jié)劑不存在粉末結(jié)塊、成團(tuán)、粘連等問題，軟化點(diǎn)可控制在50-70之間，相對(duì)分子質(zhì)量也可稍小一點(diǎn)，其范圍為2000- 7000 選用市購或自行合成的非自乳化型聚酯樹脂，需外加乳化劑，并通過外乳化法加水制得乳液。乳化劑總的HLB為13.5一14.5 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.1.聚酯乳液粘結(jié)劑為制得不溶型、慢溶型聚酯乳液粘結(jié)劑，可在乳液中外加交聯(lián)劑，如苯乙烯、過氧化物以及異氰酸酯類等乳液中外加交聯(lián)劑應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則：1.室溫下便于保存；2交聯(lián)劑的反應(yīng)速度與程度應(yīng)與玻纖氈生產(chǎn)時(shí)的加熱烘干速度匹配3.氈用乳液粘結(jié)劑3.2.環(huán)氧乳液

13、粘結(jié)劑 原料環(huán)氧采用雙酚A型的E環(huán)氧，相對(duì)分子質(zhì)量600-4000，有時(shí)為增加氈的柔軟度及韌性，也可添加脂肪族線性環(huán)氧 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.2.環(huán)氧乳液粘結(jié)劑由于環(huán)氧分子極性大，粘結(jié)力強(qiáng)，適當(dāng)控制好環(huán)氧的相對(duì)分子質(zhì)量，玻璃鋼制品強(qiáng)度高，耐水煮性能好環(huán)氧乳液粘結(jié)劑制成的氈片，在氣溫較高時(shí)，表面容易發(fā)粘，成卷的氈不能受壓，避免開卷困難，存放時(shí)間最好不超過三個(gè)月 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑 主要分為兩大類：醋酸乙烯體系的乳液粘結(jié)劑和（甲基）丙烯酸酯體系的乳液粘結(jié)劑 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑醋酸乙烯均聚物及其共聚物乳液因其粘結(jié)性強(qiáng)、靜電小、價(jià)格低廉的特點(diǎn)成為

14、應(yīng)用最廣的氈用乳液粘結(jié)劑品種 （甲基）丙烯酸酯體系單體種類繁多，目前已知的單體有上千種，常用的有數(shù)十種，它們的共聚物乳液具有良好的力學(xué)性能、粘結(jié)強(qiáng)度、成膜性、耐候性、耐老化性，是非常重要的氈用乳液粘結(jié)劑分支,但氈的FRP性能稍差3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑 乳液合成時(shí)使用的乳化劑往往會(huì)對(duì)氈的粘結(jié)強(qiáng)度、耐水煮性等性能起到負(fù)向的作用，所以乳化劑用量應(yīng)盡可能少，可采用高效乳化劑、目前引入反應(yīng)型乳化劑或者無皂聚合，因其生產(chǎn)出的乳液穩(wěn)定、粘結(jié)劑性能優(yōu)異也成為乳液粘結(jié)劑開發(fā)的一種趨勢3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑 聚乙烯醇是一種水溶性物質(zhì)，通過吸附在乳膠粒表面形成具有一定

15、厚度的水化層，來阻礙乳膠粒相互碰撞而發(fā)生聚并 聚乙烯醇的種類、用量都直接影響到乳液的黏度、粒徑分布與聚合反應(yīng)速度。 需要指出的是，聚乙烯醇的使用會(huì)影響氈的耐水煮性和浸透性，因此用量要嚴(yán)格控制 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑聚醋酸乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為27 常用的內(nèi)增塑劑有乙烯、氯乙烯、（甲基）丙烯酸系單體等 常用的外增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸辛酯、磷酸三苯酯等 特制的聚酯型增塑劑3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑 判定增塑體系是否合適在氈用乳液粘結(jié)劑中使用，有三個(gè)原則： 1.在粘結(jié)強(qiáng)度允許范圍內(nèi)有效增塑 2.增塑劑本身不遷移 3.氈片浸透速度快（特殊要求除

16、外），F(xiàn)RP終態(tài)性能好3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑通過乳液合成時(shí)加入交聯(lián)單體 來控制玻纖氈的浸透速度，以及其在樹脂中的濕態(tài)強(qiáng)度常用的交聯(lián)單體有二乙烯基苯、丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸-羥乙酯己二酰肼等等 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑交聯(lián)反應(yīng)通常發(fā)生在粘結(jié)劑成膜過程中，即烘干的條件下在選擇交聯(lián)單體時(shí)同樣需要考慮： 1.室溫下便于保存 2.交聯(lián)劑的反應(yīng)速度與程度應(yīng)與玻纖氈生 產(chǎn)時(shí)的加熱烘干速度匹配 3.氈用乳液粘結(jié)劑3.3.乳液聚合型乳液粘結(jié)劑丙烯酸酯體系單體種類繁多，目前已知的單體有上千種，常用的有數(shù)十種，是非常重要的氈用乳液粘結(jié)劑分支這給我們的粘結(jié)劑設(shè)計(jì)創(chuàng)造了很大的空間。我們可以通過對(duì)單體加入種類、數(shù)量，以及工藝和反應(yīng)條件的控制來實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的特性4.應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新品種分類具體應(yīng)用適合工藝短切原絲氈乳劑短切原絲氈粉劑短切原絲氈汽車車頂內(nèi)飾干