CN102241485B - 用于建筑膜材用纱的浸润剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于建筑膜材用纱的浸润剂，为3wt％～10wt％的水溶液，该水溶液的溶质由下述成分构成，以溶质总重计：硅烷偶联剂8％～15％、pH调节剂1％～5％、淀粉40％～60％、油剂30％～50％、非离子表面活性剂0.5％～2％、阳离子表面活性剂3％～7％、环氧树脂衍生物2％～8％、硅树脂乳液4％～10％。还公开了上述浸润剂的制备方法。本发明浸润剂生产的超细建筑膜材用纱抗拉强度高、涂聚四氟乙烯性能良好，纱线外观集束性好，实现了建筑膜材用纱高端产品的产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维纱生产制造技术领域，尤其是一种用于建筑膜材用纱表面处理的浸润剂，及其制备方法。
背景技术
构建天蓬式建筑的主要材料是超细玻璃纤维膜，由于此类膜材具有造型轻巧自由、美观；透光、节能、环保，优良的阻燃性能；防污自洁性能；安全、寿命长等优点。基于这些优点，建筑膜材脱颖而出，膜结构被称为“21世纪的建筑”，应用于大型体育场馆、入口廊道、购物场、娱乐场、停车场、展览会场、植物观光园等建筑。
随着膜结构在我国的蓬勃发展，针对膜结构的理论和设计计算方面的研究均取得了相当的进展。同时对基材玻璃纤维超细纱的需求就成为制约我国膜结构行业健康发展的因素之一，作为膜结构用的玻璃纤维纱，纤维直径只有4μm，而目前使用的浸润剂均为纺织型浸润剂，主要为淀粉和植物油。此类浸润剂存在的问题是：一方面浸润后纤维的强度较低，不能满足膜结构的要求，另一方面，在膜材涂聚四氟乙烯时，耐高温不够，易产生色变，影响膜材的外观。所以目前的技术不能满足该领域发展的需要。
发明内容
本发明针对不足，提出一种具备高强度、耐老化的用于建筑膜材用纱的浸润剂，使建筑膜材具备抗拉强度高、耐老化、柔韧性好、使用寿命长这些特性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种用于建筑膜材用纱的浸润剂，为3wt％～10wt％的水溶液，该水溶液的溶质由下述成分构成，以溶质总重计：
与现有技术相比，本发明为淀粉增强型浸润剂，使用了硅烷偶联剂。使用本发明浸润剂生产的超细建筑膜材用纱抗拉强度高、涂聚四氟乙烯性能良好，纱线外观集束性好，实现了建筑膜材用纱高端产品的产业化生产。
硅烷偶联剂：防止水分渗入玻璃纤维表面与聚合物的接触面，修补及填平在拉丝过程中玻纤表面产生的微小裂纹，提高玻璃纤维的本身强度，同时与聚四氟乙烯能很好的结合。本发明中所使用的硅烷偶联剂，为下列之一：乙烯基硅烷，环氧基硅烷，氨基硅烷，所选用偶联剂同时具有有机和无机反应性，既能和有机聚合物反应，又能和玻璃无机矿物发生反应。该偶联剂碳化温度高，其处理后的纱抗拉，抗撕裂强度高。
pH调节剂：本发明采用盐酸、甲酸、醋酸中的一种，使偶联剂能更快更好的水解。
淀粉：此改性淀粉为土豆淀粉，其支链高于直链，皮膜厚度较薄，易溶解。同时改性淀粉较生淀粉碳链结构及分子数稳定，一定蒸煮温度下淀粉的膨润度及粘度变化范围较小，浆料性能更加稳定。粘度：9～30CPS(60℃)，pH值：5～8。
油剂：具体为氢化棕榈油，软化点35～45℃，酸值2.5MAX，乳化剂：由极性的亲水基团和非极性的亲油基团组成，这使得它一部分可溶于水，另一部分可与油相结合。
阳离子表面活性剂：大致可分为季铵盐型，铵盐型，咪唑琳等。选用脂肪酸酰胺醋酸盐，多乙酸稀铵缩合物，四乙烯戊铵衍生物，烷基咪唑琳衍生物等。本发明所选用的阳离子表面活性剂优选脂肪酸酰胺醋酸盐，可溶于水，能有效的减低动摩擦系数，减少毛羽的产生，同时有一定的抗静电作用。pH(3％溶液)5～6；酸值(KOHmg/g)：45.5～50.0；胺值(KOHmg/g)：50.0～60.0。
环氧树脂衍生物：所述的环氧树脂衍生物为水溶性环氧树脂或乳液型环双酚A非离子型环氧树脂乳液，环氧当量约为：180～300。
硅树脂乳液：能有效的降低纱线的摩擦系数，减少拉丝及纱线后道加工工序中毛羽的产生，同时使纱线具有良好的柔韧性及一定的集束性.本发明所使用的硅树脂乳液，其液相能与多种官能团很好的相容。
本发明还提供了上述浸润剂的制备方法，包括以下步骤：
①、按比例称取上述各成分；
②、配制油剂乳液：油剂在60℃～80℃水浴中预热，搅拌，加入乳化剂；加入60℃～80℃水浴预热后的阳离子表面活性剂，转速缓慢增加，同时缓慢加水，至出现转化点，停止加水，搅拌5～10分钟，再缓慢加水至粘度变小，搅拌20分钟以上至完全乳化；
③、将淀粉加入占浸润剂配制总量30～60％的水中，搅拌均匀，淀粉浆状浓度为8％～12％；升温至90℃～98℃，糊化30～60分钟；
④、向步骤③糊化后产物中加入步骤②的油剂乳液、环氧树脂衍生物、硅烷偶联剂、硅树脂乳液和剩余的水，搅匀。
优选的，步骤④中的环氧树脂衍生物、硅烷偶联剂和硅树脂乳液均为稀释均匀的。
具体实施方式
一种用于建筑膜材用纱的浸润剂，为3wt％～10wt％的水溶液，该水溶液的溶质由下述成分构成，以溶质总重计：
上述浸润剂的制备方法，包括以下步骤：
①、按比例称取上述各成分；
②、配制油剂乳液：油剂在60℃～80℃水浴中预热，搅拌，加入乳化剂；加入60℃～80℃水浴预热后的阳离子表面活性剂，转速缓慢增加，同时缓慢加水，至出现转化点，停止加水，搅拌5～10分钟，再缓慢加水至粘度变小，搅拌20分钟以上至完全乳化；
③、将淀粉加入占浸润剂配制总量30～60％的水中，搅拌均匀，淀粉浆状浓度为8％～12％；升温至90℃～98℃，糊化30～60分钟；
④、向步骤③糊化后产物中加入步骤②的油剂乳液、环氧树脂衍生物、硅烷偶联剂、硅树脂乳液和剩余的水，搅匀。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
下表1为各具体实施例浸润剂中溶质的具体组成，其中数值均为浸润剂固体质量的百分比；
表1浸润剂的溶质组成
下表为按照具体实施例配制浸润剂，并按照常规的工艺拉丝，捻线生产工艺所生产出的G75管纱的具体物理性能检测数据，见下表2-1和2-2：
表2-1G75管纱的性能数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 表面毛羽(根) | 3 | 0 | 2 |
| 硬挺度(mm) | 79 | 76 | 82 |
| 含水率(％) | 0.05 | 0.06 | 0.02 |
| 可燃物含量(％) | 0.50 | 0.52 | 0.53 |
| 断裂强度(N/TEX) | 0.83 | 0.76 | 0.79 |
| 浸透性 | 好 | 好 | 好 |
| 高温变色(3min/350℃) | 无明显变化 | 无明显变化 | 有少许变色 |
| 高温变色(8min/350℃) | 略微变色 | 变色很小 | 变色稍大 |
| 高温变色(3min/430℃) | 无明显变化 | 无明显变化 | 变色小 |
| 高温变色(5min/430℃) | 变色很小 | 变色很小 | 变色稍大 |
表2-2G75管纱的性能数据
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 表面毛羽(根) | 5 | 6 | 10 |
| 硬挺度(mm) | 76 | 69 | 73 |
| 含水率(％) | 0.03 | 0.03 | 0.04 |
| 可燃物含量(％) | 0.54 | 0.51 | 0.52 |
| 断裂强度(N/TEX) | 0.85 | 0.69 | 0.73 |
| 浸透性 | 不太好 | 不好 | 不好 |
| 高温变色(3min/350℃) | 无明显变化 | 无明显变化 | 无明显变化 |
| 高温变色(8min/350℃) | 略微变色 | 变色很小 | 略微变色 |
| 高温变色(3min/430℃) | 变色很小 | 变色很小 | 变色稍大 |
| 高温变色(5min/430℃) | 变色稍大 | 变大 | 变色大 |
以上测试数据是按照通用的玻璃纤维产品测试方法测试。建筑膜材用纱要求纱束断裂强度大于0.6N/TEX、能耐300℃高温、柔韧性好能满足织造要求。
本发明的实施例是根据膜材用纱生产工艺技术特点，通过浸润剂原料的选择，配方的优化，采取合适成熟的玻璃纤维生产工艺，生产出满足膜材用纱客户需求的淀粉增强型超细纱产品。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于建筑膜材用纱的浸润剂，为3wt％～10wt％的水溶液，该水溶液的溶质由下述成分构成，以溶质总重计：
硅烷偶联剂 8％～15％
pH调节剂 1％～5％
淀粉 40％～60％
油剂 30％～50％
非离子表面活性剂 0.5％～2％
阳离子表面活性剂 3％～7％
环氧树脂衍生物 2％～8％
硅树脂乳液 4％～10％。
2.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自乙烯基硅烷、环氧基硅烷、氨基硅烷中的一种。
3.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述pH调节剂选自盐酸、甲酸、醋酸中的一种。
4.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述淀粉为土豆淀粉。
5.如权利要求4所述的浸润剂，其特征在于：所述土豆淀粉的粘度在60℃下为9～30CPS，pH值为5～8。
6.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述油剂为氢化棕榈油，软化点35℃～45℃，酸值2.5MAX。
7.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂选自脂肪酸酰胺醋酸盐、多乙酸稀铵缩合物、四乙烯戊铵衍生物或烷基咪唑琳衍生物中的一种。
8.如权利要求1所述浸润剂，其特征在于：所述环氧树脂衍生物为水溶性环氧树脂或环双酚A非离子型环氧树脂乳液；所述环氧树脂衍生物的环氧当量为180～300。
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