CN102976630B

CN102976630B - 一种玻纤外涂抗静电剂

Info

Publication number: CN102976630B
Application number: CN201210497018.8A
Authority: CN
Inventors: 叶凤林; 张志坚; 王巍; 杜家奎; 曹国荣
Original assignee: Jushi Group Co Ltd
Current assignee: Jushi Group Co Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: CN102976630A

Abstract

本发明公开了一种外涂玻纤抗静电剂，所述的外涂玻纤抗静电剂包括有机季铵盐和水，以有机季铵盐和水的质量为100%计，有机季铵盐的质量含量在10~50%；所述的有机季铵盐选自下列结构通式所示的季铵盐中的一种或几种的组合，其中R¹、R²、R³、R⁴各自独立选自碳原子数量为1‑18个的烷基，X^‑代表HSO₄ ^‑、NO₃ ^‑或RCOO^‑，其中R为H或碳原子数量为1‑18个的烷基。用本发明所述抗静电剂生产的玻纤纱具有分散性好、抗静电性好、不影响后道玻璃钢强度等特点。

Description

一种玻纤外涂抗静电剂

（一）技术领域

本发明涉及一种玻纤外涂抗静电剂。

（二）背景技术

由于玻纤使用客户遍布世界各地，不同时间不同地域的气候不同。玻纤本身没有导电性能，玻璃纤维在生产或短切过程中因磨擦而产生静电，会导致玻纤紧紧地粘附在刀辊上，经过长时间积累，粘附的玻纤会成团掉下，这样会影响玻纤分散均匀性，部分区域玻纤因太厚而浸透不了，导致玻纤制品存在缺陷。为保证产品能够在世界各地，不同的气候条件下使用没有静电影响，保证产品的质量和适用性，我们一般在硬质的玻纤生产过程中添加抗静电剂。

玻纤常用的抗静电剂可分为浸润剂配方内加和外涂两种。外涂抗静电剂具有高效、产品一致性好的优点。内加抗静电剂由于原丝筒在拉丝高速旋转和烘制过程中发生迁移，导致同一原丝筒内外层原丝抗静电剂含量波动较大。我们实验测试表明，原丝筒的内层及外层的抗静电剂最多，中间最少，这样产品抗静电性能波动较大。目前国内硬质合股纱产品大部分是采用内加抗静电剂，产品抗静电性能波动大。玻纤的抗静电剂太多，玻纤会吸潮多而变软，影响玻纤短切分散性；抗静电剂太少，玻纤的抗静电性能不好。如何选择外涂抗静电剂对硬质合股纱来说是非常重要。

（三）发明内容

本发明针对现有玻纤内加抗静电剂不能有效解决玻纤静电、分散性之间的矛盾问题，提供了一种玻纤外涂抗静电剂，用该抗静电剂生产的玻纤纱具有分散性好、抗静电性好、不影响后道玻璃钢强度等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种外涂玻纤抗静电剂，包括有机季铵盐和水，以有机季铵盐和水的质量为100%计，有机季铵盐的质量含量在10~50%；所述的有机季铵盐选自下列结构通式所示的季铵盐中的一种或几种的组合：

其中R¹、R²、R³、R⁴各自独立选自碳原子数量为1-18个的烷基，X^-代表HSO₄ ^-、NO₃ ^-或RCOO^-，R选自H或碳原子数量为1-18个的烷基。

季铵盐是抗静电剂中最重要组分，对玻璃纤维的导电性能起着决定性的影响。所选择的季铵盐应有能满足硬质玻纤生产工艺要求、使玻纤应具有良好抗静电性、不影响玻纤的短切分散性以及与基体树脂的相容性、对玻璃钢的力学性能影响小等特点。季铵盐的选择至关重要，有机季铵盐作为抗静电剂的主要成分能吸收空气中微量的水份，并在水的作用下离子化，从而形成良好的导电通路。本发明使用的季铵盐溶于水，并且可配成10-50%的水溶液，在温度15-30℃能够稳定，不会析出，并且粘度不大于50 mPa•S；而且由于X^-为卤素负离子时对钢材腐蚀性较大，一般不考虑使用。作为优选，上述结构通式中，X^-代表HSO₄ ^-或NO₃ ^-，R¹、R²、R³、R⁴中至少一个为甲基，并且R¹、R²、R³、R⁴的总碳原子数少于24个。作为进一步的优选，所述的有机季铵盐选自下列一种或两种的组合：十五烷基三甲基硫酸铵、双辛基二甲基硝酸铵、十四烷基三甲基硝酸铵、十二烷基三甲基硫酸铵等。

进一步，所述的外涂玻纤抗静电剂中还包括润湿剂，以提高外涂效果，让外涂抗静电剂在玻纤表面分布得更加均匀。润湿剂需具有下述必备条件：可乳化或水溶性，分子量不能太高，具有降低抗静电剂表面张力的作用，表面张力小于25 mN/m，不与抗静电剂中其他成分起反应。该类表面活性剂在水中离解后形成阳离子表面活性剂，与主成分的阳离子季铵盐不发生冲突。本发明使用的润湿剂为含氟表面活性剂，该类表面活性剂在水中离解后形成阳离子表面活性剂，与主成分的阳离子季铵盐不发生冲突。含氟表面活性剂有季铵盐类、吡啶缩合物、咪唑啉等，作为优选，所述的含氟表面活性剂优选季铵盐类，其结构如式（II）所示：

式（II）中，R⁵、R⁶、R⁷、R⁸各自独立选自碳原子数量为1-18个的烷基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烷基酰胺基亚烷基、氟代烷基酰胺基、氟代烷基磺酰基亚烷基、氟代烷基磺酰基、氟代烷氧基苯基酰胺基、氟代烷基苯基酰胺基，并且R⁵、R⁶、R⁷、R⁸中至少一个选自下列之一：碳原子数量为1-18个的氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烷基酰胺基亚烷基、氟代烷基酰胺基、氟代烷基磺酰基亚烷基、氟代烷基磺酰基、氟代烷氧基苯基酰胺基、氟代烷基苯基酰胺基；Y^-代表I^-、Cl^-等。作为进一步的优选，所述的含氟表面活性剂为碘化N-全氟己基磺酰基三亚甲基-N,N,N-三甲基铵、碘化N-全氟辛基酰胺基亚丙基-N,N,N-三甲基铵、碘化N-全氟壬氧基苯基酰胺基-N,N,N-三甲基铵等。本发明中，润湿剂的含量不超过有机季铵盐和水的质量的2.0%。

进一步，所述的外涂玻纤抗静电剂还包括乙二醇，其含量不超过有机季铵盐和水总质量的5.0%。

作为优选，本发明所述的外涂玻纤抗静电剂由有机季铵盐和水制成，以有机季铵盐和水的质量为100%计，有机季铵盐的质量含量在10-50%。

作为优选，本发明所述的外涂玻纤抗静电剂由有机季铵盐、润湿剂、乙二醇和水制成，以有机季铵盐和水的质量为100%计，有机季铵盐的质量含量在10-50%，润湿剂的质量含量不超过2.0%，乙二醇的质量含量不超过5.0%。

本发明所述的抗静电剂若只包含季铵盐和水，则可按照如下方法制备：

1、按照配制量及配制比例计算各组分的重量；

2、按照计算的重量，分别称量各组分的重量；

3、将称量的去离子水加热80-95℃左右；

4、将有机季铵盐缓慢加入80~95℃左右的水中，边加边搅拌，搅拌30-60分钟；

5、等到抗静电剂温度降至20-30 ℃左右即可使用。

本发明所述的抗静电剂除了有机季铵盐和水外，若还含有其他组分，则可按照如下方法制备：

1、按照配制量及配制比例计算各组分的重量；

2、按照计算的重量，分别称量各组分的重量；

3、将称量的去离子水加热到80-95℃左右；

4、将称量的乙二醇加入到季铵盐中；

5、将表面活性剂加入到乙二醇和季铵盐的混合物中，搅拌均匀。

6、将季铵盐混合物缓慢加入80-95℃左右的水中，边加边搅拌，搅拌30-60分钟；

7、等到抗静电剂温度降至20-30 ℃左右即可使用。

本发明所述的抗静电剂应用于玻纤硬质合股纱（喷射用纱、SMC用纱、板材用纱、GMT用纱等）或短切用纱的生产，一般在退解合股过程中或短切过程中使用，外涂的转速控制在10-50 rpm。本发明的抗静电剂最佳使用温度控制在15-30 ℃，温度过低或过高可能会影响外涂效果。

本发明所述的抗静电剂在玻纤络纱（退解合股）或短切过程中涂敷在玻纤的表面，在玻纤表面的含量在0.02-0.15%，从而达到玻纤良好的抗静电性。

本发明中，玻纤纱的抗静电剂的含量一般控制在0.02~0.15%，具体量需要根据玻纤使用性能要求决定，从产品需要达到的性能指标和实验测试结果来看，抗静电剂有效含量在0.03~0.10%可满足生产工艺及使用条件要求。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的抗静电剂是一种外涂抗静电剂，用该抗静电剂生产的玻纤纱具有分散性好、抗静电性好、不影响后道玻璃钢强度，并对管道及设备的腐蚀性小等特点。

（四）具体实施例

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此：

参见表1，这些实例中为了达到硬质玻纤抗静电性，提高生产效率和不影响玻璃钢强度的要求，我们选用不含有卤素负离子的季铵盐作为抗静电剂的主体。十五烷基三甲基硫酸铵季铵盐JS-906（巨石化工分厂生产）标识为A，加纳尔颜色值小于12，pH值在6~8之间，有效含量为大于99%。胺值小于1.0 KOH mg/g。双辛烷基二甲基硝酸铵季铵盐JS-908标识为B，加纳尔颜色值小于10，pH值在5~7之间，有效含量为大于99%，胺值小于2.0 KOH mg/g。

润湿剂是一种阳离子表面活性剂，例如碘化N-全氟已基酰胺基亚丙基-N,N,N-三甲基铵AX-109（巨石化工分厂生产），是一种含氟的阳离子表面活性剂，可以改进抗静电剂外涂效果。

表1是一些配方的实例（其中的数值均为抗静电剂的重量百分比）：

在喷射纱产品上进行试验，喷射纱是由9个原丝筒合股成线密度为2400tex的产品。外涂抗静电剂在喷射纱的络纱过程中涂在玻纤表面，外涂的转速为30-50rpm。

25%的玻纤含量，采用不饱和聚酯含量为25%，填料含量为50%作喷射成型实验，这些配方实例的在以上实例测试结果如下：

备注：喷射效果评价按照纤维分散均匀性、贴模性等项目评分，总分为5分，分数越高，喷射效果越好。

以上测试数据是按照通用的玻纤产品测试方法测试。从以上的配方测试实例中，我们可以看出，实例2、5最符合设计的要求，其他基本能够满足一般要求，但以上比例仍有优化的空间。

本发明实施例是根据外涂抗静电剂工艺技术特点，通过抗静电剂原料的选择，配方的优化，采合适成熟的玻璃纤维生产工艺，生产出满足高端要求客户需求的玻纤产品。

Claims

1.一种外涂玻纤抗静电剂，包括有机季铵盐、润湿剂和水，以有机季铵盐和水的质量为100％计，有机季铵盐的质量含量在10～50％；所述的润湿剂为含氟表面活性剂；其含量不超过有机季铵盐和水的质量的2.0％；所述的有机季铵盐选自下列结构通式(I)如示的季铵盐中的一种或几种的组合：

式(I)中，R¹、R²、R³、R⁴各自独立选自碳原子数量为1-18个的烷基，X^-代表HSO₄ ^-、NO₃ ^-或RCOO^-，R选自H或碳原子数量为1-18个的烷基。

2.如权利要求1所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于：所述结构通式中，X^-代表HSO₄ ^-或NO₃ ^-，R¹、R²、R³、R⁴中至少一个为甲基，并且R¹、R²、R³、R⁴的总碳原子数少于24个。

3.如权利要求2所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于所述的有机季铵盐选自下列一种或两种的组合：十五烷基三甲基硫酸铵、双辛基二甲基硝酸铵、十四烷基三甲基硝酸铵、十二烷基三甲基硫酸铵。

4.如权利要求1～3之一所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于：所述的含氟表面活性剂选自季铵盐类，其结构如式(II)所示：

式(II)中，R⁵、R⁶、R⁷、R⁸各自独立选自碳原子数量为1-18个的烷基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烷基酰胺基亚烷基、氟代烷基酰胺基、氟代烷基磺酰基亚烷基、氟代烷基磺酰基、氟代烷氧基苯基酰胺基、氟代烷基苯基酰胺基，并且R⁵、R⁶、R⁷、R⁸中至少一个选自下列之一：碳原子数量为1-18个的氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烷基酰胺基亚烷基、氟代烷基酰胺基、氟代烷基磺酰基亚烷基、氟代烷基磺酰基、氟代烷氧基苯基酰胺基、氟代烷基苯基酰胺基；Y^-代表I^-或Cl^-。

5.如权利要求4所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为碘化N-全氟己基磺酰基三亚甲基-N,N,N-三甲基铵、碘化N-全氟辛基酰胺基亚丙基-N,N,N-三甲基铵或碘化N-全氟壬氧基苯基酰胺基-N,N,N-三甲基铵。

6.如权利要求1～3之一所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于：所述外涂玻纤抗静电剂还包括乙二醇，其含量不超过有机季铵盐和水总质量的5.0％。

7.如权利要求1～3之一所述的外涂玻纤抗静电剂，其特征在于：所述的外涂玻纤抗静电剂由有机季铵盐、润湿剂、乙二醇和水制成，以有机季铵盐和水的质量为100％计，有机季铵盐的质量含量在10-50％，润湿剂的质量含量不超过2.0％，乙二醇的质量含量不超过5.0％。