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玻纖增強尼龍不為人知的硅烷偶聯(lián)劑

來源：www.keelyshea.com發(fā)布日期 2019-02-22

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玻纖增強尼龍改性生產(chǎn)中，玻璃纖維起著骨架結構的作用，它與尼龍基體界面粘結程度決定了材料的界面強度，硅烷偶聯(lián)劑的“橋梁”作用使兩者之間形成了牢固的“粘合力”。

玻纖增強尼龍使用玻璃纖維都需要經(jīng)過偶聯(lián)劑進行表面處理。否則，材料的物理械性能不僅不會大幅度提高，反而有可能下降。使用的偶聯(lián)劑共有五大類，硅烷偶聯(lián)劑效果最好，使用最為廣泛。

硅烷偶聯(lián)劑含有兩類不同性質(zhì)的化學基團，一類親玻璃纖維的無機基團，一類親尼龍基體的有機基團，玻纖增強尼龍專用的硅烷偶聯(lián)劑有機官能團以氨基和環(huán)氧基兩類，有了它們玻纖纖維和尼龍兩者才能緊密地走到一起。

硅烷偶聯(lián)劑分子結構圖

另一方面，玻璃纖維與尼龍基體界面的水份，即影響兩者的粘合，又會破壞纖維結構，加快基體降解，有了偶聯(lián)劑的幫助，潮濕環(huán)境下，水份不會“滲透”到兩者的界面之間，材料的機械性能和電氣性能得以提高。

玻纖增強尼龍使用的玻纖表面處理有前處理與后處理兩種。前處理就是將玻纖在400℃高溫下加熱2-4小時，通過硅烷偶聯(lián)劑溶液浸漬處理。后處理，就是將硅烷偶聯(lián)劑與玻纖、尼龍6基本共混擠出生產(chǎn)。

硅烷偶劑與玻纖、尼龍基體作用機理示意圖

硅烷偶聯(lián)劑對玻纖進行表面處理時，X水解生成硅醇，水解物縮合成低聚物，低聚物與玻纖SiO2形成共價鍵，玻纖表面全部被硅烷偶聯(lián)劑履蓋。增強改性生產(chǎn)時，硅烷偶聯(lián)劑與尼龍基體酰胺鍵發(fā)生化學反應，完成整個偶聯(lián)過程。

同樣的組份和配方，不同的工藝偶聯(lián)劑處理效果可能大相徑庭。硅烷水解速度快，形成低聚物的時間長，偶聯(lián)劑配制完成后不及時使用，處理效果會打折扣，如果長時間存放形成液、固分成，就起不到偶聯(lián)的作用。

玻纖增強尼龍經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理與未處理玻纖與尼龍基體界面圖

資料表明，經(jīng)過表面處理后，15%加玻纖增強尼龍6，以KH550為偶聯(lián)劑，拉伸強度比未處理時最多高32.3%，抗彎模量最多提高33.7%，KH550浸漬的最佳臨界濃度為1.5%，這一數(shù)值下，玻纖表面處理效果最好。兩中偶聯(lián)劑的協(xié)同效應表面處理效果作用大于單一組份。

玻纖增強尼龍切片

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