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    摘要:主要介紹了玻璃纖維的表面性能，比較經(jīng)二氧甲烷、三氯甲燒、四氯乙烷、硅烷偶聯(lián)劑醇溶液、苯酚-四氯乙烷等溶劑或溶液處理后玻璃纖維的分散效果。結(jié)果表明：苯酚-四氯乙烷溶液處理的玻璃纖維分散效果最好。經(jīng)不同溶劑或溶液處理后，玻璃纖維表面較處理前未發(fā)生變化，只是破壞了纖維間分子作用力。
玻璃纖維是一種無機纖維，具有尺寸穩(wěn)定性高、導(dǎo)熱系數(shù)低、電絕緣性好、吸聲性能好、過濾效率高等優(yōu)良性能，是一種良好的絕熱、吸聲、過濾絕緣材料",在造紙、建筑、醫(yī)學(xué)等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
    但是在應(yīng)用過程中，玻璃纖維在水中的分散性能是影響各類材料發(fā)揮高強性能的主要因素[23]。本課題從表面性能的分析人手，研究玻璃纖維在水中分散性能的影響因素，并采用二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烷、硅烷偶聯(lián)劑醇溶液、苯酚-四氯乙烷等溶劑或溶液處理玻璃纖維，研究其對玻璃纖維分散性能的改善效果。

1.2 0實驗方法:

    1.2.1硅烷偶聯(lián)劑醇溶液 的配制溶液組成為硅烷偶聯(lián)劑20%、醇72% ( KH550對應(yīng)使用乙醇，KH570 對應(yīng)使用甲醇)、水8%;因硅烷偶聯(lián)劑水解速度與pH值有關(guān)，中性最慢，偏酸、偏堿都較快，因此一-般需調(diào)節(jié)溶液的pH值,加人少量醋酸，調(diào)節(jié)pH值至4~5*4]。

    1.2.2苯酚-四氯乙烷溶 液的配制將苯酚裝人燒杯，置于水浴鍋中,加熱至苯酚由晶體熔為液體，然后與四氯乙烷等體積混合，攪拌均勻后備用。

1.2.3玻璃纖維處理及分散
    稱取玻璃纖維試樣若干份，分別置于KH550的乙醇溶液、KH570的甲醇溶液、二氣甲烷、三氯甲烷、四氯乙烷、苯酚-四氯乙烷溶液中，浸泡處理15 min后加水，并用纖維解離機疏解玻璃纖維，觀察玻璃纖維的分散效果，并拍照。若分散后玻璃纖維在水中的纖維束較多，則玻璃纖維的分散性能較差;若玻璃纖維在水中大多分散成單根纖維，則說明其分散性能好。

2結(jié)果及討論

    2.1玻璃纖維 在水中的分散情況在常規(guī)的玻璃纖維生產(chǎn)工藝中，通常采用非水性溶劑;即使采用水性溶劑，玻璃纖維試樣直接浸于水中也會出現(xiàn)分散不均勻的現(xiàn)象，往往只有少部分玻璃纖維能夠分散成單根纖維,分散效果如圖1所示。由圖1可以看出，玻璃纖維在水中并不能完全分散，基本呈纖維束狀態(tài)。這可能是由于水分子不能破壞纖維間的分子間作用力，消除靜電現(xiàn)象使聚集的玻璃纖維分散開。

2.2玻璃纖維 表面性能分析

2.2.1玻璃纖維表面形態(tài)
    玻璃纖維表面的光學(xué)顯微鏡照片如圖2所示。由圖2 (a)可知，未分散的玻璃纖維呈束狀聚集在一起，這可能是由于單根纖維間存在分子間作用力。從圖2(b)單根玻璃纖維表面觀察圖中可以看出，玻璃纖維表面非常光滑，不像植物纖維和有機纖維表面有很深的褶皺。說明只要可以破壞玻璃纖維間的分子間作用力，就可以將聚集的纖維束分散成單絲狀。

2.2.2玻璃纖維 表面電學(xué)性能
    玻璃纖維的表面含有大量的Si0 ~和AIO-，這兩種基團吸附水分子中帶正電荷的H*,以致水分子發(fā)生極化，其正電端朝向玻璃纖維內(nèi)部，負電端朝向玻璃纖維外端，所以玻璃纖維表面帶負電性，被稱為負電纖維')。但這種負電荷不穩(wěn)定，它會使纖維互相纏繞，不易分開，產(chǎn)生所謂的靜電現(xiàn)象。酸處理可以破壞玻璃纖維間的靜電現(xiàn)象，使玻璃纖維上的疏水基團朝外，從而均勻分散在水中。根據(jù)雙電層理論，任何兩相界面間都會產(chǎn)生雙電層而存在ζ電位。由Eversole 和Boardman方程可知,與纖維的任何距離處都存在5電位，但隨距離的增加而減小。纖維表面的5電位是引起靜電現(xiàn)象的根本原因51, ζ電位越高，靜電效應(yīng)越顯著，纖維越不容易被分散。因此降低纖維表面的ζ電位就可以使纖維不聚集而分散。

    2.3經(jīng)不同溶 劑或溶液處理后玻璃纖維的分散性能針對玻璃纖維表面性能，選擇二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烷、KH550的乙醇溶液、KH570的甲醇溶液、苯酚-四氯乙烷溶液等溶劑或溶液，對玻璃纖維的分散性能進行改善性處理，處理后玻璃纖維的分
    散情況如圖3所示。由圖3可以看出，經(jīng)不同溶劑或溶液處理后,玻璃纖維在水中的分散效果有很大差別。玻璃纖維在水中不能分散開，經(jīng)KH550的乙醇溶液、KH570的甲醇溶液、二氣甲烷、三氣甲烷、四氣乙烷處理后，玻璃纖維可以部分分散為單根纖維;而經(jīng)苯酚-四氯乙烷溶液處理后，玻璃纖維能均勻分散。綜合比較，采用不同溶劑或溶液處理玻璃纖維，各種溶劑或溶液對玻璃纖維分散作用的大小依次為:苯酚-四氯乙烷溶液>四氯乙烷>二氯甲烷>三氯甲烷> KH570的甲醇溶液> KH550的乙醇溶液。玻璃纖維經(jīng)KH550的乙醇溶液及KH570的甲醇溶液處理后在水中可以部分分散開，是由于玻璃纖維生產(chǎn)過程采用的浸潤劑中通常含有硅烷偶聯(lián)劑，因此，玻璃纖維表面會含有與KH550及KH570極性相同的組分。由相似相容性原理可知，硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃
 

    纖維，在水中可以部分分散開，分散效果比術(shù)經(jīng)處理的分散效果好。由于單絲間浸潤劑中的硅烷偶聯(lián)劑分子間距離小，作用力強于處理溶液中的硅烷偶聯(lián)劑與玻璃纖維表面間的作用力，因此纖維不能完全分散開。

    在玻璃纖維的生產(chǎn)過程中加人的浸潤劑含硅烷偶聯(lián)劑、成膜劑等，與玻璃纖維表面發(fā)生的作用示意圖見圖47)

    玻瑞纖維浸潤劑中的重要組分是成膜劑。成膜劑除對玻璃纖維起保護作用外，還對玻璃纖維硬挺性、集束性、短切性、分散性、浸透性等起著關(guān)鍵的作用，是實現(xiàn)單絲集束、保持原絲完整性的主要成分，它決定了原絲硬挺性和柔順性。硅烷偶聯(lián)劑表面處理劑的使用，改變了玻璃纖維的表面自由能，而纖維的表面自由能又是影響其浸潤、吸附和黏結(jié)等性能的重要參數(shù)，因此玻璃纖維的分散性能有所改善。胡福增等人8J研究的結(jié)果認(rèn)為:以硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維，原來玻璃纖維表面極性較強的羥基轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性較弱的醚鍵，導(dǎo)致表面能降低。但是由玻璃纖維原料的單絲間浸潤劑中的硅烷偶聯(lián)劑分子間距離小，作用力強于處理溶液中的硅烷偶聯(lián)劑與玻璃纖維表面間的作用力，因此完全分散有難度，可通過采用適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑表面處理工藝或揩施對其進行優(yōu)化，促進玻璃纖維的分散能力。在經(jīng)二氯甲烷、三氣甲烷及四氯乙烷處理后,玻璃纖維的分散效果比經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的好，是由于二氯甲烷、三氣甲烷及四氯乙烷與硅烷偶聯(lián)劑的極性相同，而且二氯甲烷、三氯甲烷及四氯乙烷與處理玻璃纖維的浸潤劑間有很弱的分子間作用力，可以促進纖維的分散。而在經(jīng)過苯酚-四氯乙烷溶液處理后，玻璃纖維可以很好地分散開，是由于苯酚-四氯乙烷溶液與處理玻璃纖維的浸潤劑、成膜劑等極性相同，這些溶液分子之間有較強的范德華力，且作用力大于玻璃纖維束中單絲間的硅烷偶聯(lián)劑分子結(jié)合力。

    2.4經(jīng)不同溶劑或溶液 處理后玻璃纖維表而性能經(jīng)過不同溶劑或溶液處理后，對玻璃纖維的表面形態(tài)進行顯微鏡觀察，結(jié)果見圖5。由圖5可知，經(jīng)過不同溶劑或溶液處理后，玻璃纖維的表面較為光滑，較處理前基本未發(fā)生太大變化，這也說明不同的溶劑或溶液處理主要是破壞了玻璃纖維間的分子間作用力，提高了玻璃纖維在水中的分散性。

3結(jié)論

    3.1采用不同溶劑或溶液處理玻璃纖維，各種溶劑或溶液對玻璃纖維分散作用的大小依次為:苯酚-四氯乙烷溶液>四氯乙烷>二氯甲烷>三氣甲烷>KH570的甲醇溶液> KH550的乙醇溶液。

    3.2經(jīng)不同溶劑或溶液處理后， 玻璃纖維表面較處理前未發(fā)生太大變化。表明不同溶劑或溶液主要破壞玻璃纖維間的分子間作用力。