【中玻網(wǎng)】復合材料行業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)新時(shí)期的開(kāi)發(fā)，玻璃纖維作為復合增強材料其性?xún)r(jià)比很高，應用廣泛。在玻璃纖維及其復合材料制造中，浸潤劑在產(chǎn)品加工性能上扮演著(zhù)重要角色，其中更重要的技術(shù)組成部分是浸潤劑的配方。常規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、良好的機械強度、化學(xué)穩定性和熱穩定性。實(shí)驗中發(fā)現在改性淀粉中物理?yè)诫s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(lèi)似偶聯(lián)劑的作用，本實(shí)驗主要研究硅膠對陽(yáng)離子改性淀粉成膜劑性能以及對玻璃纖維性能的影響。

　　本實(shí)驗選取直鏈含量為38.66%的豌豆淀粉作為原料，經(jīng)糊化再用異淀粉酶對豌豆淀粉進(jìn)行處理，將酶處理后的豌豆淀粉與陽(yáng)離子劑3-氯-2-羥丙基氯化銨反應制備陽(yáng)離子改性豌豆淀粉。再將變色硅膠與制備好的陽(yáng)離子改性淀粉進(jìn)行物理?yè)诫s。研究酶解時(shí)間、陽(yáng)離子化時(shí)間、硅膠的加入對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玻纖拉伸斷裂強度、硬挺度、吸潮性、外遷的影響。

　�。�1）物理?yè)诫s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(yáng)離子化淀粉、物理?yè)诫s陽(yáng)離子化淀粉的XRD圖。

圖1    原豌豆淀粉、陽(yáng)離子化淀粉、物理?yè)诫s陽(yáng)離子化淀粉的XRD圖

　　從圖1可以看出，硅膠物理?yè)诫s后，在15.077°，22.807°處的峰強下降，結晶能力進(jìn)一步降低，這可能是由于硅膠物理?yè)诫s進(jìn)一步破壞了淀粉分子間的氫鍵作用，使物理?yè)诫s陽(yáng)離子化淀粉結晶度更加降低。圖2為物理?yè)诫s前后改性淀粉乳液黏度隨酶解時(shí)間和陽(yáng)離子化時(shí)間的變化。

圖2    物理?yè)诫s前后改性淀粉乳液黏度隨酶解時(shí)間和陽(yáng)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，淀粉粒徑分布對乳液的黏度也有影響，當乳液濃度相同時(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?yè)诫s前后改性淀粉乳液表面張力隨酶解時(shí)間和陽(yáng)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(yáng)離子化時(shí)間的變化

圖5    物理?yè)诫s前后改性淀粉乳液表面張力隨酶解時(shí)間和陽(yáng)離子化時(shí)間的變化

　　從圖5（a）和圖5（b）中可以看出，隨著(zhù)酶解時(shí)間和陽(yáng)離子時(shí)間的變化，物理?yè)诫s后乳液表面張力有所下降。這可能是因為溶液中引入了Si原子，一般含F、Si的液體表面張力較小，從而導致表面張力減��；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?yè)诫s改性淀粉作成膜劑對玻璃纖維性能的影響：圖6（a）與圖6（b）分別為物理?yè)诫s前后改性淀粉的成膜情況。圖6（c）與圖6（d）分別為物理?yè)诫s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?yè)诫s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?yè)诫s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?yè)诫s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(zhù)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(zhù)力；比較圖6（c）與圖6（d），物理?yè)诫s后明顯比物理?yè)诫s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(zhù)力，使涂覆效果更為均勻，對玻璃纖維表面進(jìn)行了很好地修飾。

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

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

　　從表1中可以看出當硅膠加入量為0.10 g時(shí)，乳液的黏度與表面張力相對較低，對應的玻纖力學(xué)性能即硬挺度和拉伸斷裂強度相對更優(yōu)。將硅膠物理?yè)诫s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(guò)對豌豆淀粉進(jìn)行陽(yáng)離子化及物理?yè)诫s處理，由單因素試驗得出酶解時(shí)間，陽(yáng)離子化時(shí)間，以及硅膠用量對物理?yè)诫s陽(yáng)離子改性淀粉的黏度、表面張力、玻纖綜合性能的影響。實(shí)驗表明，硅膠起到類(lèi)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(guò)單因素試驗得出酶解時(shí)間為14 h，陽(yáng)離子時(shí)間為5 h，硅膠用量為0.10 g時(shí)，物理?yè)诫s陽(yáng)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)。