CN113354924B - 一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有低表面张力玻璃纤维复合材料及其制备方法，其中的制备方法包括：按质量份数计，称取如下组分：玻璃纤维10‑80份，环氧树脂0‑80份，含环氧基团的有机硅聚合物0‑80份，稀释剂0‑50份，增韧剂0‑50份，填料0‑50份；将上述组分加入到搅拌器中进行搅拌，获得透明的树脂胶液；固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料。本发明提供的玻璃纤维复合材料具有良好的耐溶剂性能、较低的表面张力。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
纤维增强聚合物基复合材料，俗称玻璃钢，是玻璃纤维与高分子聚合物树脂复合而成的材料。最早的玻璃钢是玻璃纤维与酚醛树脂复合而成的材料，它将玻璃纤维浸入酚醛树脂的液态原料中，经过模压法预成型，然后将酚醛树脂固化，制成了玻璃钢。随后，纤维增强聚合物基复合材料迅速发展。
纤维增强环氧树脂复合材料也为其中的一种。但是玻璃纤维与环氧树脂的脆性都较大，导致所制备的复合材料性脆。而有机硅聚合物因其分子主链为硅氧键而使其柔韧性极好，具有极低的玻璃化转变温度。如果将有机硅聚合物引入到纤维增强环氧树脂复合材料中，可以有效地改善所得到的复合材料的脆性，同时有机硅的引入可以使所得到的材料具有较低的表面能，这可以扩大其应用领域，比如可以作为防污材料。
目前环氧树脂的固化机理都是使用固化剂使环氧基开环进行交联，某些常用的固化剂对人体的毒性较大。
发明内容
为了克服传统的有机硅聚合物涂层存在的上述缺陷，本发明第一方面提供了一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其技术方案如下：
一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，包括：
按质量份数计，称取如下组分：
将上述组分加入到搅拌器中进行搅拌，获得透明的树脂胶液；
固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料。
在一些实施例中，所述玻璃纤维为长纤维、短纤维或其他改性玻璃纤维中的一种或几种。
在一些实施例中，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂，所述缩水甘油醚类环氧树脂的结构为：
其中，p＝1～3000。
在一些实施例中，所述含环氧基团的有机硅聚合物为含有多官能环氧基的氟硅聚合物，所述含有多官能环氧基的氟硅聚合物的结构为：
Pf为C2H4CnF2n+1，其中，n＝1～3000,m＝1～3000。
在一些实施例中，所述稀释剂为二缩水甘油醚。
在一些实施例中，所述填料为二氧化硅或二氧化钛等的一种或几种。
在一些实施例中，所述固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料包括：将所述树脂胶液与乙二胺按100:0.5的质量比混合；将混合液均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上；室温固化后，脱模即获得所述玻璃纤维复合材料。
在一些实施例中，所述固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料包括：将所述树脂胶液与光引发剂按100:5的质量比混合；将混合液均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上；通过UV光固化后，脱模即获得所述玻璃纤维复合材料。
在一些实施例中，所述光引发剂为BF3的络合物或HPF6。
本发明第二方面提供了一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料，其由上述任一项所述的制备方法制备而成。
本发明提供的玻璃纤维复合材料具有良好的耐溶剂性能、较低的表面张力。
本发明中的复合材料连续相适合两种固化方式，当使用UV光固化时，具有固化周期短效率高等优点，这些都会大大拓展玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的应用，比如可以作为防污材料、耐溶剂材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
将玻璃纤维10份，环氧树脂50份，含环氧基团的有机硅聚合物20份，二缩水甘油醚10份加入到搅拌器中进行搅拌得到透明的树脂胶液。
其中，含环氧基团的有机硅聚合物结构式如下：
将所制备的透明树脂胶液与乙二胺混合均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上，混合比例为透明树脂胶液：乙二胺＝100:0.5；然后放置在室温固化5天，得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。或者
将所制备的透明树脂胶液与阳离子光引发剂HPF6按照100:5的质量比进行混合均匀，通过UV光固化后得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
实施例2
将玻璃纤维10份，环氧树脂50份，含环氧基团的有机硅聚合物40份，二缩水甘油醚10份加入到搅拌器中进行搅拌得到透明的树脂胶液。
其中，含环氧基团的有机硅聚合物结构式如下：
将所制备的透明树脂胶液与乙二胺混合均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上，混合比例为透明树脂胶液：乙二胺＝100:0.5；然后放置在室温固化5天，得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。或者，
将所制备的透明树脂胶液与阳离子光引发剂HPF6按照100:5的质量比进行混合均匀，通过UV光固化后得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
实施例3
将玻璃纤维10份，环氧树脂50份，含环氧基团的有机硅聚合物60份，二缩水甘油醚10份加入到搅拌器中进行搅拌得到透明树脂胶液。
其中，含环氧基团的有机硅聚合物结构式如下：
将所制备的透明树脂胶液与乙二胺混合均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上，混合比例为透明树脂胶液：乙二胺＝100:0.5；然后放置在室温固化5天，得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
将所制备的透明树脂胶液与阳离子光引发剂HPF6按照100:5的质量比进行混合均匀，通过UV光固化后得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
实施例4
将玻璃纤维10份，环氧树脂50份，含环氧基团的有机氟硅聚合物60份，二缩水甘油醚10份加入到搅拌器中进行搅拌得到透明树脂胶液。
其中，含环氧基团的有机氟硅聚合物结构式如下：
将所制备的透明树脂胶液与乙二胺混合均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上，混合比例为透明树脂胶液：乙二胺＝100:0.5；然后放置在室温固化5天，得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
将所制备的透明树脂胶液与阳离子光引发剂HPF6按照100:5的质量比进行混合均匀，通过UV光固化后得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
对比例
将玻璃纤维10份，环氧树脂50份，二缩水甘油醚10份加入到搅拌器中进行搅拌得到透明树脂胶液。将所制备的透明树脂胶液与乙二胺混合均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上，混合比例为透明树脂胶液：乙二胺＝100:0.5；然后放置在室温固化5天，得到有机硅改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
用JJ0-2润湿测量仪分别对上述实施例1-4以及对比例得到的复合材料进行接触角测试，得到的结果如下表所示。
由上述测量结果可知，未加含环氧基团的有机硅聚合物的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(对比例)接触角约为50°，而加入含环氧基团的有机硅聚合物的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(实施例1-4)接触角随着含环氧基团的有机硅聚合物的加入量增加而增大，并且当加入量相同时，含环氧基团的有机氟硅聚合物(实施例4)的接触角比不含氟的含环氧基团的有机硅聚合物的接触角大。
由此可得，向玻璃纤维增强环氧树脂复合材料中加入有机硅聚合物能降低表面能，并且如若引入含氟基团，则得到的复合材料表面能可以进一步下降。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
按质量份数计，称取如下组分：
将上述组分加入到搅拌器中进行搅拌，获得透明的树脂胶液；
固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料；
所述玻璃纤维为长纤维、短纤维或其他改性玻璃纤维中的一种或几种；
所述含环氧基团的有机硅聚合物为含有多官能环氧基的氟硅聚合物，所述含有多官能环氧基的氟硅聚合物的结构为：
Pf为C2H4CnF2n+1，其中，n＝1～3000,m＝1～3000。
2.如权利要求1所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂，所述缩水甘油醚类环氧树脂的结构为：
其中，p＝1～3000。
3.如权利要求1所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述稀释剂为二缩水甘油醚。
4.如权利要求1所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述填料为二氧化硅或二氧化钛等的一种或几种。
5.如权利要求1所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料包括：
将所述树脂胶液与乙二胺按100:0.5的质量比混合；
将混合液均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上；
室温固化后，脱模即获得所述玻璃纤维复合材料。
6.如权利要求1所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化所述树脂胶液以获取所述玻璃纤维复合材料包括：
将所述树脂胶液与光引发剂按100:5的质量比混合；
将混合液均匀后涂布在涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具上；
通过UV光固化后，脱模即获得所述玻璃纤维复合材料。
7.如权利要求6所述的具有低表面张力的玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为BF3的络合物或HPF6。
8.一种具有低表面张力的玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维复合材料由权利要求1至7任一项所述的制备方法制备而成。
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