一种利用复合改性木薯淀粉制备浸润剂的方法技术领域
本发明涉及一种利用复合改性木薯淀粉制备浸润剂的方法，属于浸润剂制备技术
领域。
背景技术
玻璃纤维因为其良好的机械性能和物理性能被广泛的用来生产复合材料，是应用
最广泛的增强材料。对于一定的玻璃纤维和树脂基体，界面是影响复合材料性能的主要因
素。玻璃纤维表面光滑且呈现化学惰性、表面能低，作为树脂基复合材料的增强体时与树脂
间的结合不好，制备出的复合材料很难充分发挥出玻璃纤维纤维优异的力学性能。复合材
料的性能在很大程度上取决于纤维与基体树脂的界面结合程度，纤维与基体树脂的浸润性
和界面粘接性是影响复合材料性能的最关键因素之一，这也是目前纤维领域研究的热点。
通常情况下，浸润剂是由成膜剂、偶联剂、抗静电剂等多物质组成，成膜剂是浸润
剂的关键组分，不仅对原丝起集束、粘结作用，还决定玻纤在玻璃纤维增强塑料成型时的加
工性能，同时也决定了浸润剂的成膜性和对玻璃纤维表面的亲和力，性能优异的成膜剂制
成的浸润剂能够在纤维表面形成强度高、柔软、耐磨的膜，并与玻璃纤维表面融为一体。
最早使用的浸润剂为石蜡型浸润剂，该浸润剂不易退解，但是配方中的固色剂热
清洗困难，使得制成的玻璃纤维发黄或产生明显的褐色条纹，降低产品档次。之后，随着玻
璃纤维表面处理技术的发展，逐渐出现采用淀粉作为浸润剂。但是未改性的淀粉由于糊化
温度高、粘稠度不均匀、成膜性差，性质不稳定等缺点无法作为成膜剂使用，而羟丙基化改
性后的淀粉，由于羟丙基特有的亲水性，提高了淀粉作为成膜剂的性能，且羟丙基化程度越
高，其成膜性及与玻璃纤维表面的融合性能越好，但是由于淀粉的结晶结构不利于化学试
剂的渗透和反应，尤其是醚化反应的效率极其低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对利用羟丙基化改性后的淀粉制备的浸润剂不利
于化学试剂的渗透和反应，尤其是醚化反应的效率极其低下，影响了浸润速率的问题，本发
明首先利用氨水，硼酸和2-萘磺酸钠对木薯淀粉进行改性后，得到改性木薯淀粉，再将其与
葡萄糖、尿素进行搅拌混合后，向其接种米曲霉，进行培养，得到复合改性木薯淀粉，最后将
其与蒸馏水混合后，进行加热糊化，再添加聚乙烯醇和氢化蓖麻油等物质，即可得到浸润
剂，本发明制备的浸润剂浸润速率快，浸润效果好，提高了其表面张力。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，取35～40份木薯淀粉、18～20份质量分数为15％氨水、12～14份硼
酸及0.2～0.4份2-萘磺酸钠，放入带有搅拌器、温度计及回流装置的三口烧瓶中，并置于水
浴锅中，使用氮气保护，设定温度为85～90℃，以120r/min搅拌3～6h；
（2）在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶置于冷藏室中，设定温度为4～
6℃，冷冻30～50min，随后将三口烧瓶中的混合物放入喷雾干燥机中干燥，收集干燥物，按
质量比1:3，将干燥物与1.6mol/L乙醇溶液混合均匀，放置于超声振荡器中超声振荡10～
15min后过滤，将滤渣风干并粉碎，过200目筛，得改性木薯淀粉；
（3）按重量份数计，取30～40份上述改性木薯淀粉、11～13份质量分数为10％葡萄糖溶
液及2～3份尿素，搅拌均匀，放入容器中，按接种量10～15％，将米曲霉加入至容器中，并将
容器移至恒温培养箱中，设定温度为26～30℃，以120rpm振荡培养9～12h；
（4）在上述培养结束后，对容器内的混合物进行冷冻干燥，收集干燥物，并用紫外灯对
其进行杀菌消毒，得复合改性木薯淀粉；
（5）按重量份数计，取50～60份蒸馏水、20～25份上述复合改性木薯淀粉、6～9份聚乙
烯醇、4～6份氢化蓖麻油、0.6～0.9份聚氧丙烯醚及0.5～0.9份聚二甲基硅氧烷，首先将蒸
馏水和上述复合改性木薯淀粉放入加热器中，加热至80～85℃，以110r/min搅拌糊化1～
2h，随后分别加入上述重量份数的聚乙烯醇、氢化蓖麻油、聚氧丙烯醚及聚二甲基硅氧烷，
继续搅拌4～6h，再停止搅拌加热，静置1～2h，即可得浸润剂。
本发明的应用方法：按质量比2:1，将去离子水与本发明制备的浸润剂混合后置于
溶液槽中，然后将玻璃纤维以7～10m/s的速率通过溶液槽，再进行刮胶处理，接着再以5～
7m/s的速率通过装有质量分数为25％乙醇溶液的清洗槽，得到处理后的玻璃纤维，最后将
处理后的玻璃纤维置于温度为110～120℃的真空烘箱中干燥5～8min，得到浸润后的玻璃
纤维。经检测，其前进接触角为55.41～72.15°，表面张力达到43.42～54.32mN·m-1。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的浸润剂浸润速率快，浸润效果好，其前进接触角为55.41～72.15°，表
面张力达到43.42～54.32mN·m-1；
（2）本发明制备的浸润剂采用淀粉进行复合改性，原材料获取简易，制备工艺简单，可
广泛应用于玻璃纤维等领域。
具体实施方式
首先按重量份数计，取35～40份木薯淀粉、18～20份质量分数为15％氨水、12～14
份硼酸及0.2～0.4份2-萘磺酸钠，放入带有搅拌器、温度计及回流装置的三口烧瓶中，并置
于水浴锅中，使用氮气保护，设定温度为85～90℃，以120r/min搅拌3～6h；在上述搅拌结束
后，自然冷却至室温，再将三口烧瓶置于冷藏室中，设定温度为4～6℃，冷冻30～50min，随
后将三口烧瓶中的混合物放入喷雾干燥机中干燥，收集干燥物，按质量比1:3，将干燥物与
1.6mol/L乙醇溶液混合均匀，放置于超声振荡器中超声振荡10～15min后过滤，将滤渣风干
并粉碎，过200目筛，得改性木薯淀粉；再按重量份数计，取30～40份上述改性木薯淀粉、11
～13份质量分数为10％葡萄糖溶液及2～3份尿素，搅拌均匀，放入容器中，按接种量10～
15％，将米曲霉加入至容器中，并将容器移至恒温培养箱中，设定温度为26～30℃，以
120rpm振荡培养9～12h；在上述培养结束后，对容器内的混合物进行冷冻干燥，收集干燥
物，并用紫外灯对其进行杀菌消毒，得复合改性木薯淀粉；最后按重量份数计，取50～60份
蒸馏水、20～25份上述复合改性木薯淀粉、6～9份聚乙烯醇、4～6份氢化蓖麻油、0.6～0.9
份聚氧丙烯醚及0.5～0.9份聚二甲基硅氧烷，首先将蒸馏水和上述复合改性木薯淀粉放入
加热器中，加热至80～85℃，以110r/min搅拌糊化1～2h，随后分别加入上述重量份数的聚
乙烯醇、氢化蓖麻油、聚氧丙烯醚及聚二甲基硅氧烷，继续搅拌4～6h，再停止搅拌加热，静
置1～2h，即可得浸润剂。
实例1
首先按重量份数计，取40份木薯淀粉、20份质量分数为15％氨水、14份硼酸及0.4份2-
萘磺酸钠，放入带有搅拌器、温度计及回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，使用氮气
保护，设定温度为90℃，以120r/min搅拌6h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口
烧瓶置于冷藏室中，设定温度为6℃，冷冻50min，随后将三口烧瓶中的混合物放入喷雾干燥
机中干燥，收集干燥物，按质量比1:3，将干燥物与1.6mol/L乙醇溶液混合均匀，放置于超声
振荡器中超声振荡15min后过滤，将滤渣风干并粉碎，过200目筛，得改性木薯淀粉；再按重
量份数计，取40份上述改性木薯淀粉、13份质量分数为10％葡萄糖溶液及3份尿素，搅拌均
匀，放入容器中，按接种量15％，将米曲霉加入至容器中，并将容器移至恒温培养箱中，设定
温度为30℃，以120rpm振荡培养12h；在上述培养结束后，对容器内的混合物进行冷冻干燥，
收集干燥物，并用紫外灯对其进行杀菌消毒，得复合改性木薯淀粉；最后按重量份数计，取
60份蒸馏水、25份上述复合改性木薯淀粉、9份聚乙烯醇、6份氢化蓖麻油、0.9份聚氧丙烯醚
及0.9份聚二甲基硅氧烷，首先将蒸馏水和上述复合改性木薯淀粉放入加热器中，加热至85
℃，以110r/min搅拌糊化2h，随后分别加入上述重量份数的聚乙烯醇、氢化蓖麻油、聚氧丙
烯醚及聚二甲基硅氧烷，继续搅拌6h，再停止搅拌加热，静置2h，即可得浸润剂。
按质量比2:1，将去离子水与本发明制备的浸润剂混合后置于溶液槽中，然后将玻
璃纤维以10m/s的速率通过溶液槽，再进行刮胶处理，接着再以7m/s的速率通过装有质量分
数为25％乙醇溶液的清洗槽，得到处理后的玻璃纤维，最后将处理后的玻璃纤维置于温度
为120℃的真空烘箱中干燥8min，得到浸润后的玻璃纤维。经检测，其前进接触角为72.15°，
表面张力达到54.32mN·m-1。
实例2
首先按重量份数计，取35份木薯淀粉、18份质量分数为15％氨水、12份硼酸及0.2份2-
萘磺酸钠，放入带有搅拌器、温度计及回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，使用氮气
保护，设定温度为85℃，以120r/min搅拌3h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口
烧瓶置于冷藏室中，设定温度为4℃，冷冻30min，随后将三口烧瓶中的混合物放入喷雾干燥
机中干燥，收集干燥物，按质量比1:3，将干燥物与1.6mol/L乙醇溶液混合均匀，放置于超声
振荡器中超声振荡10min后过滤，将滤渣风干并粉碎，过200目筛，得改性木薯淀粉；再按重
量份数计，取30份上述改性木薯淀粉、11份质量分数为10％葡萄糖溶液及2份尿素，搅拌均
匀，放入容器中，按接种量10％，将米曲霉加入至容器中，并将容器移至恒温培养箱中，设定
温度为26℃，以120rpm振荡培养9h；在上述培养结束后，对容器内的混合物进行冷冻干燥，
收集干燥物，并用紫外灯对其进行杀菌消毒，得复合改性木薯淀粉；最后按重量份数计，取
50份蒸馏水、20份上述复合改性木薯淀粉、6份聚乙烯醇、4份氢化蓖麻油、0.6份聚氧丙烯醚
及0.5份聚二甲基硅氧烷，首先将蒸馏水和上述复合改性木薯淀粉放入加热器中，加热至80
℃，以110r/min搅拌糊化1h，随后分别加入上述重量份数的聚乙烯醇、氢化蓖麻油、聚氧丙
烯醚及聚二甲基硅氧烷，继续搅拌4h，再停止搅拌加热，静置1h，即可得浸润剂。
按质量比2:1，将去离子水与本发明制备的浸润剂混合后置于溶液槽中，然后将玻
璃纤维以7、m/s的速率通过溶液槽，再进行刮胶处理，接着再以6m/s的速率通过装有质量分
数为25％乙醇溶液的清洗槽，得到处理后的玻璃纤维，最后将处理后的玻璃纤维置于温度
为117℃的真空烘箱中干燥7min，得到浸润后的玻璃纤维。经检测，其前进接触角为55.41°，
表面张力达到43.42mN·m-1。
实例3
首先按重量份数计，取37份木薯淀粉、19份质量分数为15％氨水、13份硼酸及0.3份2-
萘磺酸钠，放入带有搅拌器、温度计及回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，使用氮气
保护，设定温度为87℃，以120r/min搅拌4h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，再将三口
烧瓶置于冷藏室中，设定温度为5℃，冷冻40min，随后将三口烧瓶中的混合物放入喷雾干燥
机中干燥，收集干燥物，按质量比1:3，将干燥物与1.6mol/L乙醇溶液混合均匀，放置于超声
振荡器中超声振荡12min后过滤，将滤渣风干并粉碎，过200目筛，得改性木薯淀粉；再按重
量份数计，取35份上述改性木薯淀粉、12份质量分数为10％葡萄糖溶液及3份尿素，搅拌均
匀，放入容器中，按接种量12％，将米曲霉加入至容器中，并将容器移至恒温培养箱中，设定
温度为27℃，以120rpm振荡培养10h；在上述培养结束后，对容器内的混合物进行冷冻干燥，
收集干燥物，并用紫外灯对其进行杀菌消毒，得复合改性木薯淀粉；最后按重量份数计，取
55份蒸馏水、22份上述复合改性木薯淀粉、7份聚乙烯醇、5份氢化蓖麻油、0.8份聚氧丙烯醚
及0.7份聚二甲基硅氧烷，首先将蒸馏水和上述复合改性木薯淀粉放入加热器中，加热至82
℃，以110r/min搅拌糊化2h，随后分别加入上述重量份数的聚乙烯醇、氢化蓖麻油、聚氧丙
烯醚及聚二甲基硅氧烷，继续搅拌5h，再停止搅拌加热，静置2h，即可得浸润剂。
按质量比2:1，将去离子水与本发明制备的浸润剂混合后置于溶液槽中，然后将玻
璃纤维以8m/s的速率通过溶液槽，再进行刮胶处理，接着再以6m/s的速率通过装有质量分
数为25％乙醇溶液的清洗槽，得到处理后的玻璃纤维，最后将处理后的玻璃纤维置于温度
为115℃的真空烘箱中干燥7min，得到浸润后的玻璃纤维。经检测，其前进接触角为60.52°，
表面张力达到47.56mN·m-1。