稀土改性玻璃纤维方法研究

稀土改性玻璃纤维方法研究实验目的：本实验通过使用稀土溶液对玻璃纤维表面进行处理，设计一种能够获得高浸润性能的玻璃纤维表面改性方法，以达到提升玻璃纤维增强复合材料强度的目的。研究内容：本研究包括以下几部分：1.稀土溶液对玻璃纤维的表面改性：通过稀土溶液处理，使玻璃纤维表面吸附一定数量稀土元素，在纤维表面形成畸变区以提高纤维与基体间的结合力。本实验希望通过配制不同浓度稀土溶液以及不同比例稀土混合溶液，采用浸泡的方法对玻璃纤维表面进行改性。2.酸碱预处理/稀土溶液对玻璃纤维表面改性：酸碱刻蚀即是酸或碱与玻璃纤维表面物质发生化学反应，形成可溶物，制造凹陷或微孔或生成大量化学键起锚固作用。在对玻璃纤维进行稀土溶液表面改性之前先进行酸碱刻蚀预处理，可能会加速络合催化作用，形成极性因素，达到表面改性的目的。3.偶联剂、稀土混合溶液对玻璃纤维表面改性：偶联剂可以有效提高界面的粘结性能，由于其能够与玻璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作用形成共价键，以形成良好的界面结合。本实验将偶联剂与稀土溶液配置成混合溶液，该溶液可能会对玻璃纤维的表面改性起到促进作用。4.对改性后产品的性能检测：对玻璃纤维进行表面改性能够使其更加有效地与基体复合，因此对接触角的测量可以为我们评价浸润性提供依据，本实验拟采用停滴法测量接触角，即在玻璃纤维织布上滴加一微小液滴，测量其2r以及h，通过公式：计算其接触角。同时还可以将样品进行应力应变性能测试、导热系数测试、电阻率测试、SEM以及EDS的测试。主要问题：1.稀土溶液对玻璃纤维最佳改性条件的寻找。2.停滴法测量玻璃纤维接触角误差的优化。3.稀土改性玻璃纤维理论支持。技术路线：附录：实验1：筛选改性效果优秀的稀土元素进行实验2：序号稀土元素质量分数（wt%）溶液反应时间（h）玻璃纤维反应温度A01钪1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A02钇1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A03镧1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A04铈1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A05镨1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A06钕1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A07钐1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A08铕1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A09钆1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A10铽1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A11镝1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A12钬1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A13铒1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A14铥1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A15镱1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温A16镥1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温实验2：将筛选出来的稀土元素进行对照实验，确定缩小最佳改性条件范围：序号稀土元素1稀土元素2质量分数溶液反应时间玻璃纤维反应温度偶联剂酸碱处理A？？-1？-0.10乙醇24中碱玻璃纤维室温--A？？-2？-1.00水24中碱玻璃纤维室温--A？？-3？-1.00乙醇48中碱玻璃纤维室温--A？？-4g？-1.00乙醇24高碱玻璃纤维室温--A？？-4w？-1.00乙醇24无碱玻璃纤维室温--A？？-5？-1.00乙醇24中碱玻璃纤维100--A？？-6a？-1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温0.1%KH-550-A？？-6b？-1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温0.5%KH-550-A？？-6c？-1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温1.0%KH-550-A？？-7？？？1.00乙醇24中碱玻璃纤维室温--A？？-8s1？-2.00乙醇25中碱玻璃纤维室温-盐酸处理A？？-8s2？-2.00乙醇25中碱玻璃纤维室温-醋酸处理A？？-8j？-2.00乙醇25中碱玻璃纤维室温-火碱处理A？？-8j？-2.00乙醇25中碱玻璃纤维室温-小苏打处理实验3：根据实验2，对部分实验条件进行放大，确定最佳改性条件。实验过程使用到的药品及器械：药品类：序号药品1氯化钪2氯化钇3氯化镧4氧化镧5氯化铈6氯化镨7氯化钕8氯化钐9氯化铕10氯化钆11氯化铽12氯化镝13氯化钬14氯化铒15氯化铥16氯化镱17氯化镥18盐酸19醋酸20氢氧化钠21碳酸氢钠22KH-550偶联剂23无水乙醇24丙酮25无碱玻璃纤维26中碱玻璃纤维27高碱玻璃纤维器材类：序号器材1烧杯2试剂瓶3试管4移液管5滴管6药匙7镊子8滤纸9称量纸10口罩11手套12铁架台13pH试纸14剪刀15游标卡尺仪器类：序号仪器1电子天平2磁力加热套3烘箱4干燥器5水浴锅6离心机7微波炉8冰箱9真空泵10冷冻干燥机11马费炉12单反相机13光学显微镜14SEM15EDS16荧光光谱仪17导热系数仪18四探针测试仪19万能试验机20接触角测试仪