【中玻網(wǎng)】復(fù)合材料行業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)新時(shí)期的開發(fā)，玻璃纖維作為復(fù)合增強(qiáng)材料其性價(jià)比很高，應(yīng)用廣泛。在玻璃纖維及其復(fù)合材料制造中，浸潤(rùn)劑在產(chǎn)品加工性能上扮演著重要角色，其中更重要的技術(shù)組成部分是浸潤(rùn)劑的配方。常規(guī)的改性淀粉作成膜劑，由于其黏度大，涂覆在玻璃纖維表面時(shí)，鋪展不均勻，與玻璃纖維表面貼合不緊密，影響玻璃纖維的綜合性能。硅膠作為一種堅(jiān)硬多孔的固體顆粒，本身具有很多優(yōu)異的性質(zhì)，如耐酸性、耐高溫性、良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在改性淀粉中物理摻雜硅膠后，其乳液黏度明顯下降，將其作用于玻璃纖維上，玻璃纖維的力學(xué)性能明顯提高�？紤]到硅膠可能有類似偶聯(lián)劑的作用，本實(shí)驗(yàn)主要研究硅膠對(duì)陽離子改性淀粉成膜劑性能以及對(duì)玻璃纖維性能的影響。

　　本實(shí)驗(yàn)選取直鏈含量為38.66%的豌豆淀粉作為原料，經(jīng)糊化再用異淀粉酶對(duì)豌豆淀粉進(jìn)行處理，將酶處理后的豌豆淀粉與陽離子劑3-氯-2-羥丙基氯化銨反應(yīng)制備陽離子改性豌豆淀粉。再將變色硅膠與制備好的陽離子改性淀粉進(jìn)行物理摻雜。研究酶解時(shí)間、陽離子化時(shí)間、硅膠的加入對(duì)乳液黏度和表面張力的影響，以及改性淀粉乳液涂覆于玻纖表面對(duì)玻纖拉伸斷裂強(qiáng)度、硬挺度、吸潮性、外遷的影響。

　�。�1）物理摻雜前后改性淀粉乳液黏度與表面張力的變化：圖1是原豌豆淀粉、陽離子化淀粉、物理摻雜陽離子化淀粉的XRD圖。

圖1    原豌豆淀粉、陽離子化淀粉、物理摻雜陽離子化淀粉的XRD圖

　　從圖1可以看出，硅膠物理摻雜后，在15.077°，22.807°處的峰強(qiáng)下降，結(jié)晶能力進(jìn)一步降低，這可能是由于硅膠物理摻雜進(jìn)一步破壞了淀粉分子間的氫鍵作用，使物理摻雜陽離子化淀粉結(jié)晶度更加降低。圖2為物理摻雜前后改性淀粉乳液黏度隨酶解時(shí)間和陽離子化時(shí)間的變化。

圖2    物理摻雜前后改性淀粉乳液黏度隨酶解時(shí)間和陽離子化時(shí)間的變化

　　從圖2（a）可以看出，黏度隨酶解時(shí)間的增加先迅速降低，在14 h后黏度變化趨于平緩。圖3分別為原豌豆淀粉（a）、糊化1 h后豌豆淀粉（b）和酶解14 h后豌豆淀粉（c）的掃描電鏡圖。

圖3    淀粉顆粒SEM照片

　　圖4為原豌豆淀粉、糊化1 h后豌豆淀粉以及酶解14 h后豌豆淀粉的粒徑分布圖。從圖4可以看出，糊化后豌豆淀粉的粒徑分布與原豌豆淀粉的粒徑分布變化不大，酶解后豌豆淀粉的粒徑分布明顯比原豌豆淀粉寬，淀粉粒徑分布對(duì)乳液的黏度也有影響，當(dāng)乳液濃度相同時(shí)，乳液的粒徑分布較寬比乳液分布均勻的黏度要低些，酶解使豌豆淀粉分子量下降，直鏈淀粉的含量相對(duì)增高，淀粉粒徑降低，小粒徑淀粉顆粒受熱吸水膨脹程度降低，導(dǎo)致黏度降低。

圖4    原豌豆淀粉、糊化1 h后豌豆淀粉、酶解14 h后豌豆淀粉粒徑分布圖

　　圖5為物理摻雜前后改性淀粉乳液表面張力隨酶解時(shí)間和陽離子化時(shí)間的變化。

（a）表面張力隨酶解時(shí)間的變化

（b）表面張力隨陽離子化時(shí)間的變化

圖5    物理摻雜前后改性淀粉乳液表面張力隨酶解時(shí)間和陽離子化時(shí)間的變化

　　從圖5（a）和圖5（b）中可以看出，隨著酶解時(shí)間和陽離子時(shí)間的變化，物理摻雜后乳液表面張力有所下降。這可能是因?yàn)槿芤褐幸肓薙i原子，一般含F(xiàn)、Si的液體表面張力較小，從而導(dǎo)致表面張力減小；另一方面是硅膠與淀粉發(fā)生物理共混，破壞了部分氫鍵，減弱了大分子間的作用力，因而使表面張力下降。

　�。�2）物理摻雜改性淀粉作成膜劑對(duì)玻璃纖維性能的影響：圖6（a）與圖6（b）分別為物理摻雜前后改性淀粉的成膜情況。圖6（c）與圖6（d）分別為物理摻雜前后的改性淀粉乳液涂覆于玻璃纖維后，玻璃纖維的掃描電鏡圖。

圖6    物理摻雜前后淀粉成膜情況（a）（b）和玻纖掃描電鏡圖（c）（d）

　　比較圖6（a）與圖6（b），物理摻雜前的改性淀粉所成薄膜中間鼓起，未與玻璃表面皿貼合，物理摻雜后的改性淀粉所成薄膜緊貼于玻璃表面皿上，這表明加入硅膠后改性淀粉成膜的附著力明顯提高，其次，硅膠的加入降低了乳液表面張力，增加涂膜的附著力；比較圖6（c）與圖6（d），物理摻雜后明顯比物理摻雜前玻纖表面的涂層致密，集束性好。這主要是硅膠的加入降低了乳液黏度，其涂覆在玻纖上時(shí)滲透的就越快，增加了乳液在玻纖的附著力，使涂覆效果更為均勻，對(duì)玻璃纖維表面進(jìn)行了很好地修飾。

　　表1為加入不同硅膠量對(duì)改性淀粉乳液黏度、表面張力，以及對(duì)玻璃纖維硬挺度、拉伸斷裂強(qiáng)度的影響。

表1    不同硅膠量對(duì)改性淀粉乳液黏度、表面張力、以及對(duì)玻璃纖維硬挺度、拉伸斷裂強(qiáng)度的影響

　　從表1中可以看出當(dāng)硅膠加入量為0.10 g時(shí)，乳液的黏度與表面張力相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)的玻纖力學(xué)性能即硬挺度和拉伸斷裂強(qiáng)度相對(duì)更優(yōu)。將硅膠物理摻雜后的淀粉乳液涂覆于玻璃纖維上，可以提高玻璃纖維表面硅羥基的含量，降低和清理玻璃纖維表面的微裂紋，從而提高玻璃纖維的力學(xué)性能。

　　通過對(duì)豌豆淀粉進(jìn)行陽離子化及物理摻雜處理，由單因素試驗(yàn)得出酶解時(shí)間，陽離子化時(shí)間，以及硅膠用量對(duì)物理摻雜陽離子改性淀粉的黏度、表面張力、玻纖綜合性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，硅膠起到類似硅烷偶聯(lián)劑的做用，明顯降低乳液黏度，提高玻璃纖維的綜合性性能。通過單因素試驗(yàn)得出酶解時(shí)間為14 h，陽離子時(shí)間為5 h，硅膠用量為0.10 g時(shí)，物理摻雜陽離子改性淀粉乳液作用于玻璃纖維上，玻璃纖維的綜合性能更優(yōu)。