玻璃纖維表面涂層材料

  

  

 

    玻璃纖維具有強度高,電絕緣性好,拉伸強度高,且相對伸長率小等優點,同時存在耐磨性及耐撓曲性差、溫度超過400℃后強度損失大、化學穩定性的局限性大等缺點。表2一55為常用玻璃纖維的耐熱性能及化學穩定性。

    可以看出,玻璃纖維的耐熱性及耐化學穩定性具有一定的局限性,在對耐熱及耐腐蝕要求比較高的場合,以及需改善耐磨、耐撓曲性能等場合,均須經過涂層處理才可以應用。
    玻璃纖維涂層主要是針對原有玻璃纖維紡織制品的不足之處進行彌補和改善,從而達到優化其耐高溫、耐腐蝕、耐磨損和產生新的性能的目的,因而倍受關注。
    玻璃纖維表面涂層是我國玻璃纖維工業亟待開發的技術。隨著我國大型玻璃纖維池窯的不斷興建,許多增堝法拉絲的中小型玻璃纖維廠由于其能耗高,效率低而經營難度加大。而從事玻璃纖維的深加工,即涂層制品的生產,為這些廠開辟了一個廣闊的市場。
    我國玻璃纖維涂層制品近年有了相當發展,但與先進水平相比仍有差距。目前主要產品是一些電絕緣布、工業用過濾布及民用窗紗等制品,品種不多、檔次不高、質量較差,不能適于高溫、腐蝕等惡劣環境,在高新技術領域的應用也受到極大的限制。如玻璃纖維窗紗在我國的開發時間比較早,但品種單一,至今推廣應用并不廣泛。
    國外各種玻璃纖維織物品種有數千種,其中大多數品種均用于涂層制品,而我國玻璃纖維涂層制品,品種少,遠遠不能滿足國民經濟的需要。如目前國外已廣泛應用的內墻裝飾墻布及加固建筑用涂層織物國內基本處于空白狀態。近幾年,國際上又進一步擴大玻璃纖維涂層織物在耐熱、防腐,以及建筑裝飾及加固等領域的應用,用量日趨增加。在歐洲,1997年用于建筑裝飾及加固的玻璃纖維涂層織物用量達20萬噸,用于耐熱及防腐的年需量1萬噸。僅美國波音公司每年購進玻璃纖維涂層織物制品價值約1200萬美元。德國克來弗爾公司近年致力開發玻璃纖維耐熱紡織品,經涂層處理可使普通E玻璃纖維織物耐溫超過7000C,該公司玻璃纖維涂層織物高耐溫超過1000℃,年銷售額達0.27億馬克。
    隨著我國經濟及技術的發展,玻璃纖維涂層制品在各個行業,如耐熱、能源、化工、建材、鋼鐵等行業的保溫工程,各種管道的冷熱補償接頭,金屬加工過程中的個人防護用避火護毯、管及閥門的防腐、隔熱絕緣護套,汽車及鋼鐵等行業的通風及冷卻的增強材料,防
水、防煙塵、航天、航空飛行器的絕緣與保溫,以及各種交通工具的內裝飾的應用日益擴大。例如“空中客車”對所需的耐熱、防火玻璃纖維織物有很高的要求,耐水性要達到“防噴淋”級的標準,油脂和潤滑脂也不被此類物質吸收,表面易清洗,抗蒸汽,可耐長時間的蒸汽處理,應用范圍達一20~550℃及不燃的級別要求。隨著我國對外經濟技術交流的擴大,隨同進口裝備引進的耐熱、防腐玻璃纖維涂層織物的量也不斷增多,如化工廠管道、閥門的保護套,高低溫管道的補償器,飛機、汽車用保溫、防腐材料都采用玻璃纖維涂層織物,其維修更新仍依賴進口,迫切需要早日提供國產制品,并加速玻璃纖維涂層制品在國內同類自建工程中的應用。
    隨著人們對環保工作的重視,各種新材料發展很快。玻璃纖維通過涂層改性處理,使其具有無毒、無污染、易清洗、成本低、壽命長的特點,在煙塵過濾、建筑裝修等領域都具有很強的競爭性。國外生產的玻璃纖維墻布和建筑膜材很受歡迎,在國內一部分高標準建筑和工程設計中已經開始使用,為眾多用戶接受、青睞,視為選材料。近年來,我國對建筑系列及耐熱、防腐、過濾系列玻璃纖維涂層及浸漬織物的應用量逐年上升。據不完全統計,以上各種涂層玻璃纖維織物的年引進約達到800m2左右,而目前國內低檔次制品的年生產能力僅40萬噸,大多數制品國內尚無廠家生產,遠不能滿足現有市場的需求。
    玻璃纖維涂層制品大致可分為以下幾類:
    (1)輕涂層  即玻璃纖維織物經熱清洗后,涂覆上偶聯劑,為進一步浸涂高分子材料作準備,如制成電子級覆銅箔板玻璃纖維基布;
    (2)預浸漬玻璃纖維涂層制品  玻璃纖維織物或紗浸漬環氧、酚醛、聚酯、樹脂后,再經烘干制成B階段的預浸布或預浸膠帶(無緯帶),也可掛涂上其他高分子材料,如PE、PP,PEEK等;
    (3)自涂層材料  如玻璃纖維涂覆PVC的窗紗、涂覆四氟乙烯等材料的過濾袋等;
    (4)覆膜材料  玻璃纖維織物和高分子膜復合,如建筑用氟塑料玻璃纖維膜材等。
    涂層材料
    玻璃纖維視不同的應用場合應采用不同的涂層材料。常用的涂層材料主要是天然樹脂、合成樹脂、橡膠、塑料等有機高分子材料以及無機膠粘劑類材料。這些材料的耐溫性能見表2一56及表2一57。


    以上為常用涂層料的耐溫性能表,還可以通過適當的改性進一步提高以上涂層料的耐溫指標,使玻璃纖維同以上涂料復合后,可達到更高的耐熱要求。例如,以硅樹脂為基料,添加其他耐熱涂料可制成具有不同耐熱性能指標的涂層料。
    玻璃纖維涂層材料種類繁多,大致有以下幾大類:
    (1)硅烷偶聯劑;
    (2)熱固性樹脂  環氧酚醛、聚酯樹脂等;
    (3)熱塑性塑料  如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)尼龍(PA)、以及熱塑性聚酯 (PET. PBT)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酮(PEEK)聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS);
    (4)氟樹脂  聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等十幾個品種;
    (5)有機硅樹脂及硅油;
    (6)水乳性高聚物  包括聚醋酸乙烯酯(PVAC),純丙烯酸酯乳液、苯一丙乳液、乙丙乳液、含硅乳液等;
    (7)橡膠及橡膠膠乳;
    (8)瀝青及改性瀝青;
    (9)甲基丙烯酸酯類涂料(上文已有介紹);
    (10)各種無機材料  包括石墨、硅酸、磷酸、二氧化硅、蛭石、石棉、金屬等。
    玻璃纖維織物的防腐性能可以通過涂覆不同的涂層材料來提高。例如,可以涂覆抗堿的聚烯酸酯類,從而使玻璃纖維織物在建筑裝飾及建筑補強加固上應用。目前通過涂料層達到防腐目的較通過改變玻璃纖維成分達到防腐目的工藝具有成本低、靈活性及適應性高等特點,同時可賦予玻璃纖維涂層織物更好的手感及耐磨性,應用范圍呈上升趨勢。


    表2一58為常用涂層材料的主要化學性能表,不同的涂層料其化學性能不同。例如,玻璃纖維可以涂覆聚丙烯酸改善其耐磨性差的弱點,同時保護玻璃纖維不受水及堿的侵蝕,提高耐候性及耐堿性,現已廣泛應用于建筑裝演及加固上。又如,玻璃纖維可以涂覆聚四氟乙烯提高其防腐性能及耐老化性,提高表面的自清潔性,現已廣泛應用于膜結構建筑、化工防腐、高溫輸送等領域。
    綜上所述,通過涂覆防腐、耐熱及耐磨性能優異的涂層材料,可大大彌補玻璃纖維的性能不足,從而提高和擴大玻璃纖維織物的應用范圍。