浸潤(rùn)劑對(duì)于玻璃纖維的制造至關(guān)重要，它決定 纖維的作業(yè)性能和纖維在復(fù)合材料中的表現(xiàn)，在歐文斯科寧公司擔(dān)任32年浸潤(rùn)劑專家后退休成為獨(dú)立顧問(wèn)的Schweizer先生說(shuō)：  “玻璃纖維是自己最壞的敵人。纖維相互摩擦，如果不使用浸潤(rùn)劑，我們只能得到一堆毛絲。”另一專家也說(shuō)：“不用浸潤(rùn)劑，連制造無(wú)捻粗紗也困難，基本上無(wú)人能夠用它。”

       浸潤(rùn)劑的配方是玻纖廠商使其產(chǎn)品適應(yīng)具體用途和與競(jìng)爭(zhēng)者產(chǎn)品相區(qū)別的主要招數(shù)。盡管復(fù)合材料性能也取決于纖維含量、短切纖維長(zhǎng)徑比這樣一些參數(shù)，但E玻璃纖維本身并無(wú)多大區(qū)別。而就界面性能來(lái)說(shuō)， 浸潤(rùn)劑是主要變數(shù)。

    浸潤(rùn)劑也是復(fù)合材料的“黑匣子”技術(shù)之一。 玻纖廠商對(duì)自己使用的浸潤(rùn)劑詳細(xì)配方都諱莫如深。盡管如此，了解一下浸潤(rùn)劑的作用和性能要求亦不無(wú)裨益。

      纖維后加工的要求  

      玻纖制造商一般都生產(chǎn)多種產(chǎn)品。每種產(chǎn)品都配有各自獨(dú)特的浸潤(rùn)劑配方。浸潤(rùn)劑化學(xué)人員必然遇到多種挑戰(zhàn)：除必須適應(yīng)苛酷的拉絲工藝條件外， 浸潤(rùn)劑還必須具有后道加工工序和產(chǎn)品最終應(yīng)用所 需要的各種特性。在纖維將用來(lái)織造織物增強(qiáng)材料 或在復(fù)合材料成型過(guò)程中將遭受其他磨損的情況下 尤其重要。

       高速度的后道加工工序一般使用浸潤(rùn)劑涂覆量（簡(jiǎn)稱涂油量）較高的玻璃纖維。涂油量用術(shù)語(yǔ)LOI（灼燒損失）來(lái)度量，即通過(guò)燒掉纖維上浸潤(rùn)劑的方法來(lái)量化玻纖產(chǎn)品中的浸潤(rùn)劑（以重量%表示）。速度較高的加工工序可能要使用LOI為0.8%的纖維，而速度較低的加工工序也許只需0. 4%的LOI。

       纖維后加工廠商不僅要注意LOI指標(biāo)，而且要 意LOI的分布。例如，額定為0.8%LOI的產(chǎn)品中，纖維的某些部位可能含有1%以上的浸潤(rùn)劑，而其他部分可能只有0. 4%或以下。對(duì)高速度加工工序來(lái)說(shuō)，  涂油量低的部位會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

         然而，過(guò)高的LOI也會(huì)造成問(wèn)題。如果玻璃纖維進(jìn)入復(fù)合材料之后仍然保留較高的浸潤(rùn)劑含量，這就不利于與基體的粘結(jié)。這給浸潤(rùn)劑化學(xué)人員帶來(lái)一個(gè)重要挑戰(zhàn)：浸潤(rùn)劑配方必須提供良好的“原絲集束性”，以利無(wú)捻粗紗高速通過(guò)輥?zhàn)印?dǎo)紗眼之類器件；但一旦無(wú)捻粗紗進(jìn)入最終位置之后，浸潤(rùn)劑就應(yīng)適時(shí)松散原絲中的單絲，以便纖維能被良好浸透，促成玻璃表面與基體樹(shù)脂有效粘結(jié)。

    浸潤(rùn)劑化學(xué)人員的工作可用“大平衡行動(dòng)”來(lái) 表征，但他們必須避免最終復(fù)合材料性能與纖維作業(yè)性能的折衷。沒(méi)有浸潤(rùn)劑的保護(hù)作用，玻璃纖維無(wú)法加工；而沒(méi)有纖維與樹(shù)脂間的粘結(jié)，就起不到增強(qiáng)作用。這兩點(diǎn)都必須滿足。對(duì)熱固性樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，一般的戰(zhàn)略是設(shè)計(jì)一種能在樹(shù)脂中溶解的成膜劑，只留下偶聯(lián)劑來(lái)促成玻璃纖維與樹(shù)脂的粘結(jié)。另一方面，在熱塑性塑料中，成膜劑常常幫助纖維與樹(shù)脂的粘結(jié)，因而可讓它保留在樹(shù)脂之中。在使用短切玻璃纖維與熱塑性塑料的場(chǎng)合，纖維與樹(shù)脂在雙螺桿混料機(jī)中混合時(shí)所產(chǎn)生的剪切力有助于纖維在樹(shù)脂中分散。

       樹(shù)脂相容性

       浸潤(rùn)劑的配方最主要受到所用基體樹(shù)脂的支配?？梢詾橐环N特定的樹(shù)脂專配一種浸潤(rùn)劑，也可以配制與幾種樹(shù)脂相容的浸潤(rùn)劑。前一種做法是優(yōu)化纖維／樹(shù)脂性能的最好途徑。例如，對(duì)聚丙烯專門設(shè)計(jì)的浸潤(rùn)劑獲得的力學(xué)性能比它用于尼龍時(shí)要好20096。而另一方面，  一些樹(shù)脂體系具有足夠多的相似點(diǎn)，玻纖廠商就可以使用一種浸潤(rùn)劑來(lái)生產(chǎn)與多種樹(shù)脂相容的玻纖產(chǎn)品。實(shí)際上，所有玻纖廠商都供應(yīng)可用于聚酯、乙烯基酯和環(huán)氧樹(shù)脂的“三相容”產(chǎn)品。

       于是，最終用戶就面臨著“多相容”浸潤(rùn)劑和只針對(duì)一種樹(shù)脂之浸潤(rùn)劑的選擇。據(jù)稱，選擇前者的廠商必須接受最終制品力學(xué)性能損失2%～10%的后  果。選擇多相容性浸潤(rùn)劑的用戶一般是基于資金和 方便性的考慮，但專業(yè)人士指出，使用“三相容”浸潤(rùn)劑的玻纖產(chǎn)品未必對(duì)某類樹(shù)脂中的所有品種都適用。例如，使用普通酸酐類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂與“三相容”浸潤(rùn)劑適應(yīng)，但使用胺類固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂則不行。

       只針對(duì)某種樹(shù)脂的專一浸潤(rùn)劑宜用于不容許性能受損或玻纖產(chǎn)品的產(chǎn)量足可滿足庫(kù)存要求和極少更換品種的場(chǎng)合。纏繞成型的高壓管道就是必須使用?！?rùn)劑的一例。

       成型工藝相適性

       影響浸潤(rùn)劑選擇的第二因素是模塑成型工藝。在浸潤(rùn)劑、玻纖表面與樹(shù)脂之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。成型時(shí)間和溫度對(duì)這一反應(yīng)有很大影響。例如，溫度較高和速度較快的拉擠工藝的反應(yīng)速度就與溫度較低和速度較慢的真空輔助樹(shù)脂傳遞成型很不相同。速度很低的成型工藝對(duì)浸潤(rùn)劑有特殊要求。用樹(shù)脂浸漬玻纖織物后再送去鋪層的成型工藝就不宜使用浸透速度快而充分的浸潤(rùn)劑，因?yàn)樵诳椢锉讳亴又?，浸?rùn)劑中抱合原絲的組分就會(huì)溶化而不能完好地保持織物形狀。

       近年開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料工藝吸引了眾多注意。例如，佳斯邁威公司在歐洲推出的StarRov~473A型無(wú)捻粗紗的浸潤(rùn)劑，就是瞄準(zhǔn)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚丙烯在汽車中的新應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的。該公司與機(jī)器制造商合作，既致力于保證纖維在聚丙烯中分布良好，又注意保持纖維通過(guò)擠出螺桿時(shí)的長(zhǎng)度。

       是終應(yīng)用相適

       影響浸潤(rùn)劑配方的第三因素是最終產(chǎn)品所需的性能。例如，對(duì)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下冷卻劑系統(tǒng)的增強(qiáng)尼龍，可以提供一種提高耐水解性（不透熱水）的專用浸潤(rùn)劑。

       對(duì)浸潤(rùn)劑配方有重大影響的最后一項(xiàng)但絕非不重要的因素是原絲應(yīng)用的形態(tài)：是連續(xù)纖維還是經(jīng)短切后用于噴射成型或用于SMC之類的產(chǎn)品。對(duì)短切纖維來(lái)說(shuō)，應(yīng)配制較硬性的浸潤(rùn)劑，以便纖維短切時(shí)能迅速分散。但對(duì)纏繞、拉擠或織造用纖維，則  應(yīng)配制更軟性的浸潤(rùn)劑，因?yàn)檫@些工藝要求保持原絲形態(tài)，直至在最終制件中被樹(shù)脂浸濕。

      未來(lái)的浸潤(rùn)劑設(shè)計(jì)

      在當(dāng)今很多復(fù)合材料都借助電腦獲得效益的時(shí)代，浸潤(rùn)劑的開(kāi)發(fā)仍然主要依靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室的研 究。新的浸潤(rùn)劑配制后投入試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，據(jù)此加以調(diào)整，然后再做更多的試驗(yàn)。

       然而，行業(yè)在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上已經(jīng)把浸潤(rùn)劑化學(xué)推進(jìn)到更高級(jí)的水平。現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)對(duì)玻璃纖維與樹(shù)脂界面（現(xiàn)已更精確地稱作“界面區(qū)”）的計(jì)算機(jī)模擬，盡管這種工作尚處于學(xué)術(shù)研究階段。

       在成熟的應(yīng)用領(lǐng)域中，浸潤(rùn)劑的改進(jìn)一般僅通過(guò)纖維加工和模塑成型技術(shù)的創(chuàng)新來(lái)推動(dòng)。例如，目前行業(yè)正在推行短切原絲的散裝氣動(dòng)輸送，所以浸潤(rùn)劑化學(xué)人員正在研發(fā)可提供更好原絲集束性和干態(tài)輸送特性而又不會(huì)影響復(fù)合材料性能和玻璃纖維分散性的浸潤(rùn)劑。

       最終制品長(zhǎng)期性能的改進(jìn)也促使浸潤(rùn)劑發(fā)展。據(jù)圣戈班Vetrotex公司的專家稱，他們的技術(shù)基本上已可使最終制品的初始性能達(dá)到最優(yōu)化。下一步的工作是要優(yōu)化制品的耐疲勞性、耐水性及其他長(zhǎng) 期性能。但這種工作極富挑戰(zhàn)性，因?yàn)榘殡S著長(zhǎng)期性能的提高可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)初期力學(xué)性能的有害影響。

       有關(guān)人士相信這些問(wèn)題的解決及其他未來(lái)的進(jìn)展都將借助計(jì)算機(jī)模擬。一個(gè)研究目標(biāo)是要更多地了解原絲接觸涂油器一瞬間的實(shí)際動(dòng)態(tài)特性。對(duì)界面區(qū)有了更多的了解，浸潤(rùn)劑化學(xué)就會(huì)進(jìn)展到大多數(shù)浸潤(rùn)劑對(duì)纖維后加工要求和樹(shù)脂粘結(jié)性要求都能滿足的地步。

       雖然玻纖制造商們尚未自身開(kāi)展這種理論研究工作，但他們大多數(shù)與從事分子模型研究的大學(xué)保持緊密關(guān)系。例如，佳斯邁威公司就與歐洲和美國(guó)的幾所大學(xué)保持關(guān)系，并已得益于他們的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。如果遇到問(wèn)題，該公司就會(huì)要求他們觀察分子動(dòng)態(tài)特性，鑒別何種組分造成問(wèn)題。企業(yè)與大學(xué)的這種合作關(guān)系可以把大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為更基本的企業(yè)研發(fā)課題。