本技術(shù)涉及玻璃纖維增強復(fù)合材料，具體而言，涉及一種吸能、抗沖擊復(fù)合材料用玻璃纖維表面處理劑及其制備方法、玻璃纖維、織物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著人們對于安全越來越重視，市場對抗沖擊復(fù)合材料的需求正在逐年加大?？箾_擊復(fù)合材料在高速沖擊防護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，包括在飛機、汽車、金融機構(gòu)、建筑橋梁、氣站和一些有抗沖擊要求的安全設(shè)施上開始廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)材料如金屬材質(zhì)，剛性較強，在受到高速沖擊時，即使能夠抵擋不被直接傷害或破壞，但其沖擊力無法等到有效釋放，會被慣性力間接傷害或損壞；另一種如塑料材質(zhì)，剛性較差，無法有效抵擋高速沖擊物。因此，采用金屬板+玻璃鋼+金屬板的三明治復(fù)合材料應(yīng)運而生。通過適當(dāng)降低玻纖織物與目標(biāo)樹脂即不飽和聚酯樹脂的界面結(jié)合性，使玻纖增強復(fù)合材料具有一定的整體性，提高韌性并降低玻璃鋼剛性，從而與外層金屬板形成非均質(zhì)材料。實現(xiàn)對作用在外層金屬板的沖擊力使金屬板發(fā)生形變的同時，中間層復(fù)合材料能夠?qū)_擊力形成快速、有效的多方分解，如出現(xiàn)復(fù)合材料開裂、整體變形或分層等損傷形式，這些損傷可有效吸收沖擊能量，進(jìn)而阻止外來物體對其破壞，達(dá)到吸能和抗沖擊的目的。

2、目前市場上現(xiàn)有的玻纖織物都是針對增強特定樹脂體系而設(shè)計，以提高玻璃鋼復(fù)合材料力學(xué)性能為目的，從而滿足風(fēng)力葉片、玻璃鋼漁船、娛樂設(shè)施等不同領(lǐng)域的使用要求。這就使得其增強的玻璃鋼復(fù)合材料剛性很強，在受到高速沖擊力時出現(xiàn)應(yīng)力集中，無法對沖擊力進(jìn)行快速、多方分解，達(dá)不到吸能和抗沖擊的目的。

3、因此，如何通過降低玻璃纖維與不飽和聚酯樹脂的界面結(jié)合度，降低傳統(tǒng)玻璃鋼制品的剛性(如彎曲強度)，并保留復(fù)合材料一定的整體性，提高韌性和抗緩沖性能，從而滿足吸能、抗沖擊復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)的要求，一直是復(fù)合材料行業(yè)亟需攻克的技術(shù)難題。玻璃纖維表面處理劑能改變玻璃纖維的表面狀態(tài)，不僅滿足玻纖原絲后道工序加工性能的要求，而且在復(fù)合材料中還能促進(jìn)玻璃纖維增強體與高分子聚合物基體的結(jié)合，是決定玻璃纖維增強復(fù)合材料最終性能的重要因素。綜上所述，當(dāng)前復(fù)合材料行業(yè)亟需開發(fā)一款新型玻璃纖維表面處理劑，采用該表面處理劑處理的玻璃纖維具有優(yōu)異的集束性、耐磨性和織造性能，并且能夠控制其玻纖織物在不飽和聚酯樹脂中的界面結(jié)合度，使其增強的復(fù)合材料既具有一定的整體性，不被低應(yīng)力所輕易破壞，又具有較好的韌性和較低的剛性，滿足吸能、抗沖擊復(fù)合材料的各項性能要求。

4、相關(guān)玻璃纖維技術(shù)要求如下(以2000tex，玻纖織物單位面積質(zhì)量850g/m2為例，增強不飽和聚酯樹脂)：

5、玻纖性能指標(biāo)：

6、 測試項目 單位 測試標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)要求 毛羽 mg/kg / ≤60 剪切強度 mpa astm?d2344 45-60

7、相關(guān)玻璃纖維織物技術(shù)要求如下(增強不飽和聚酯樹脂)：

8、玻纖織物性能指標(biāo)：

9、 測試項目 單位 測試標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)要求 經(jīng)向拉伸斷裂強力 n gb/t?7689.5 ≥7000 緯向拉伸斷裂強力 n gb/t?7689.5 ≥7000 彎曲強度 mpa gb/t1449 250～400

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種吸能、抗沖擊復(fù)合材料用玻璃纖維表面處理劑及其制備方法、玻璃纖維、織物及其應(yīng)用。采用該表面處理劑處理的玻璃纖維具有優(yōu)異的集束性、耐磨性和織造性能，并且能夠控制其玻纖織物在不飽和聚酯樹脂中的界面結(jié)合度，使其增強的復(fù)合材料既具有一定的整體性，不被低應(yīng)力所輕易破壞，又具有較好的韌性和較低的剛性，滿足吸能、抗沖擊復(fù)合材料的各項性能要求。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種玻璃纖維表面處理劑，包括有效組分和水，其中有效組分占玻璃纖維表面處理劑的重量百分比為4.5～11.4％；按占有效組分的重量百分比計，有效組分包括：偶聯(lián)劑5.6～14.4％、潤滑劑8.3～15.3％、成膜劑65.31～84.15％、阻聚劑0.05～0.83％、助劑1.90～4.16％；其中，成膜劑為酚醛環(huán)氧樹脂與改性環(huán)氧樹脂的組合物。

3、進(jìn)一步地，按占有效組分的重量百分比計，有效組分包括：偶聯(lián)劑7.8～12.8％、潤滑劑9.7～14.1％、成膜劑68.6～80.1％、阻聚劑0.14～0.62％、助劑2.31～3.88％。

4、進(jìn)一步地，酚醛環(huán)氧樹脂為雙酚a酚醛環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛環(huán)氧水性分散體、鄰-甲基苯酚酚醛環(huán)氧樹脂中的一種；優(yōu)選地，酚醛環(huán)氧樹脂為苯酚酚醛環(huán)氧水性分散體；優(yōu)選酚醛環(huán)氧樹脂的平均官能度為3～4。

5、進(jìn)一步地，改性環(huán)氧樹脂為異氰酸酯改性雙酚a環(huán)氧樹脂、丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、有機硅共混改性環(huán)氧中的一種；優(yōu)選地，改性環(huán)氧樹脂為異氰酸酯改性雙酚a環(huán)氧樹脂；優(yōu)選改性環(huán)氧樹脂的平均官能度為1～2。

6、進(jìn)一步地，酚醛環(huán)氧樹脂占有效組分的重量百分比為38.25～44.51％；所述改性環(huán)氧樹脂占有效組分的重量百分比為20.8～45.9％，且酚醛環(huán)氧樹脂與改性環(huán)氧樹脂的重量比為1:1.2～2.14:1。

7、進(jìn)一步地，偶聯(lián)劑為偶聯(lián)劑a和偶聯(lián)劑b和偶聯(lián)劑c的組合物；其中，偶聯(lián)劑a為含環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑b為含氨基類硅烷偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑c為含聚氮硅烷基偶聯(lián)劑；優(yōu)選地，偶聯(lián)劑a占有效組分的重量百分比為1.4～7.2％，偶聯(lián)劑b占有效組分的重量百分比為1.4～5.4％，偶聯(lián)劑c占有效組分的重量百分比為1.8～2.8％；更優(yōu)選地，偶聯(lián)劑a和偶聯(lián)劑b和偶聯(lián)劑c的重量比為1:1:2～4:3:1。

8、進(jìn)一步地，潤滑劑為硅油類、peg類、氫化植物油類潤滑劑中的一種或多種的組合物。

9、進(jìn)一步地，阻聚劑為對苯二酚和/或?qū)κ宥』彵蕉?；?yōu)選阻聚劑為對叔丁基鄰苯二酚。

10、進(jìn)一步地，助劑為有機酸；優(yōu)選助劑為檸檬酸和/或乙酸。

11、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種上述的玻璃纖維表面處理劑的制備方法，其包括：將助劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、阻聚劑、成膜劑和水混和，得到玻璃纖維表面處理劑。

12、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種玻璃纖維，經(jīng)由上述的制備方法制得的玻璃纖維表面處理劑進(jìn)行處理后得到。

13、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種玻璃纖維織物，經(jīng)由上述的制備方法制得的玻璃纖維進(jìn)行編織后得到。

14、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了上述的玻璃纖維織物在吸能、抗沖擊復(fù)合材料中的應(yīng)用。

15、應(yīng)用本技術(shù)的技術(shù)方案，提供了一種玻璃纖維表面處理劑，其包含偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑、阻聚劑、助劑和水；偶聯(lián)劑和成膜劑為本技術(shù)玻璃纖維表面處理劑的主要成分。其中偶聯(lián)劑扮演著至關(guān)重要的角色，其主要作用在于調(diào)節(jié)玻璃纖維與樹脂基體之間的界面相容性，從而調(diào)節(jié)兩者之間的結(jié)合力。這一效果的實現(xiàn)，得益于偶聯(lián)劑獨特的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。偶聯(lián)劑分子通常包含親無機基團(tuán)和親有機基團(tuán)兩部分；親無機基團(tuán)能夠與玻璃纖維表面的無機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵，使偶聯(lián)劑牢固地附著在玻璃纖維上，而親有機基團(tuán)則與樹脂基體中的有機物發(fā)生反應(yīng)，同樣形成化學(xué)鍵。這樣，偶聯(lián)劑就像一座橋梁，決定了玻璃纖維與樹脂基體的界面結(jié)合度。同時，偶聯(lián)劑形成的界面層還能夠傳遞應(yīng)力，使玻璃纖維與樹脂基體在受力時能夠協(xié)同作用，共同承擔(dān)載荷。其中成膜劑是表面處理劑的關(guān)鍵組分，成膜劑在玻璃纖維表面處理劑中起到了形成保護(hù)層與提升性能的關(guān)鍵作用；它能夠均勻覆蓋在玻璃纖維表面，形成一層穩(wěn)定且富含活性基團(tuán)的薄膜，這層薄膜不僅能夠有效隔絕外界環(huán)境因素對玻璃纖維的侵蝕，提高其耐久性，還能通過改變表面性質(zhì)，增強玻璃纖維與其他材料的粘接能力和附著力。此外，成膜劑還能優(yōu)化玻璃纖維的加工性能，使其在復(fù)合材料制備過程中更加穩(wěn)定，從而確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。相比于其它類型的成膜劑，本技術(shù)選用的酚醛環(huán)氧樹脂與改性環(huán)氧樹脂的成膜劑組合物最大的優(yōu)勢是，實現(xiàn)了性能上的全面優(yōu)化與提升。首先，酚醛環(huán)氧樹脂以其出色的耐熱性、機械強度和耐化學(xué)腐蝕性，為復(fù)合材料提供了堅實的基礎(chǔ)。而改性環(huán)氧樹脂的加入，則進(jìn)一步增強了材料的耐溶劑性、柔韌性和加工性能，使得該組合物在多種惡劣環(huán)境下都能保持卓越的性能表現(xiàn)。兩者結(jié)合，不僅實現(xiàn)了性能上的互補，更在整體上提升了復(fù)合材料的綜合性能，如更好的耐熱性和更廣泛的適用性。發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)，將偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑、阻聚劑、助劑和水按照本技術(shù)的配比組合制得玻璃纖維表面處理劑，并將其應(yīng)用于玻璃纖維及其織物后，玻璃纖維的集束性、耐磨性和織造性能明顯優(yōu)于其它的玻璃纖維表面處理劑，并且其玻纖織物與不飽和聚酯樹脂的界面結(jié)合度明顯低于其它的玻璃纖維表面處理劑，其復(fù)合材料又具有較好的韌性和較低的剛性，滿足吸能、抗沖擊復(fù)合材料的各項性能要求。