CN103833234A - 增强石膏用的玻璃纤维浸润剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强石膏用玻璃纤维浸润剂，包括硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水，各组分的含量以重量百分比表示如下：（1）硅烷偶联剂，含量在0.10～1.0%；（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc乳液的组合，成膜剂的总含量在2.5～25.0%；（3）润滑剂，含量在0.04～1.0%；（4）抗静电剂，含量在0.02～1.0%；（5）pH值调节剂，含量在0.04～2.0%；（6）水含量在88.5～97.5%。采用本发明浸润剂配方生产的增强石膏用无捻粗纱，具有短切性能好、毛羽少、无静电积累、在石膏中易分散成单丝等特点，能满足石膏复合材料生产工艺和性能要求。

Description

增强石膏用的玻璃纤维浸润剂

（一）技术领域

本发明涉及浸润剂材料领域，特别涉及一种增强石膏用的玻璃纤维浸润剂。

（二）背景技术

石膏复合材料是建筑领域的主要材料。石膏中掺入玻璃纤维、外加剂（发泡剂、缓凝剂等）和适量轻质填料，加水拌和成料浆，浇注在运行的纸面上成型。经凝固、烘干、切边、封边、堆垛后完成整套生产工序。其具有强度高、保温隔热性能好，防火性能好，施工安装方便，主要用作建筑物内隔墙和室内吊顶材料。

玻璃纤维增强石膏复合材料，其性能在很大程度上取决于纤维在基体石膏中的分散状态和纤维与石膏的界面结合程度，而浸润剂技术是增强石膏用玻璃纤维的关键技术，在玻璃纤维的加工和使用过程中起到保护玻璃纤维的作用，而且与基体石膏具有良好的结合，满足生产使用性能要求，对石膏复合材料起着至关重要的作用，决定最终制品的性能优劣。

（三）发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃纤维无捻粗纱浸润剂的配方，采用该浸润剂配方生产的增强石膏用无捻粗纱，具有短切性能好、毛羽少、无静电积累、在石膏中易分散成单丝等特点，能满足石膏复合材料生产工艺和性能要求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种增强石膏用玻璃纤维浸润剂，包括硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）硅烷偶联剂，含量在0.10～1.0%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，成膜剂的总含量在2.5～25.0%；

（3）润滑剂，含量在0.04～1.0%；

（4）抗静电剂，含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂，含量在0.04～2.0%；

（6）水（包括原料自带的水以及外加的去离子水）含量88.5～97.5%。

本发明中，组分若是乳液或是溶液形式，其含量以其固体质量占浸润剂总质量的百分比计。

本发明所述的偶联剂采用硅烷偶联剂，优选带氨基的硅烷偶联剂，最优选3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用于保护玻璃纤维在石膏中不受腐蚀，同时提高玻璃纤维的切割性能。本发明中，硅烷偶联剂含量为0.15～0.8%，优选为0.15～0.6%，最优选0.3%。

本发明所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，能有效满足纱线的短切使用和在石膏中易分散的性能要求。交联型PVAc原料优选硅烷偶联剂改性的交联型PVAc乳液，其Tg为15～45℃；改性采用的硅烷偶联剂可以是带氨基的硅烷偶联剂，例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷。均聚型PVAc原料优选含保护胶体的直链型均聚PVAc乳液，其Tg为6～25℃；交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例以各自的固体质量之比计为1∶1～1∶9，优选为1:1～3，最优选为1:3；成膜剂的总含量在2.5～18.0%，优选为3～5%，最优选4%。本发明所述的交联型PVAc乳液和均聚型PVAc乳液可以按照文献公开方法自行制备或者使用市售商品。

本发明所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂组合使用，用来满足玻璃纤维在拉丝、后处理以及使用过程的润滑效果和减少毛羽，同时有助于纱束在石膏中的分散。阳离子表面活性剂可选择季铵盐型、胺盐型、咪唑琳等。硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固体质量之比计为1∶3～4∶1，优选为1:1～1.5，润滑剂的总含量在0.04～1.0%，优选为0.3～0.7%。

本发明所述抗静电剂为具有较强吸水能力无机盐类物质氯化锂、硝酸锂、氯化铵中的一种，使得玻璃纤维在使用过程中没有静电的影响，抗静电剂含量在0.02～1.0%。

本发明选用柠檬酸、甲酸、醋酸、盐酸中的一种作为pH调节剂，用于浸润剂中的偶联剂的分散和原料的稳定，其含量在0.04～2.0%。

本发明所述浸润剂中，水含量优选为92.0～96.8%，更优选93.5～96.8%。

作为优选，所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）硅烷偶联剂，含量在0.15～0.8%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例为1∶1～1∶9，成膜剂的总含量在2.5～18.0%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例为1∶3～4∶1，润滑剂的含量在0.04～1.0%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水（包括原料自带的水以及外加的去离子水）含量92.0～96.8%。

作为进一步的优选，所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由带氨基的硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）带氨基的硅烷偶联剂，含量在0.15～0.6%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例为1∶1～1∶3，成膜剂的总含量在3～5%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例为1:1～1.5：，润滑剂的含量在0.3～0.7%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水（包括原料自带的水以及外加的去离子水）含量92.0～96.8%。

作为更进一步的优选，所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷，含量在0.15～0.6%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc乳液为硅烷偶联剂改性的交联型PVAc乳液，Tg为15～45℃；均聚型PVAc乳液Tg为6～25℃，交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例为1∶3，成膜剂的总含量在4%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例为1:1～1.5：，润滑剂的含量在0.3～0.7%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水（包括原料自带的水以及外加的去离子水）含量93.5～96.8%。

本发明中玻璃纤维纱的LOI（可燃物含量）一般控制在0.30～2.0%可满足生产工艺要求。

本发明所述的浸润剂应用于增强石膏用玻璃纤维纱的生产，一般采用的拉丝工艺为800-3200孔漏板拉丝，每根原丝由100～400单丝集束而成，单纤维直径控制在12-15微米，烘干工艺可采微波和热风烘干，烘制温度为110至135℃，烘制时间可根据烘干成膜情况及迁移情况而定。最终的产品为2400Tex，也可根据客户的需求而生产。

与现有技术相比，使用本发明的浸润剂生产的玻璃纤维纱，具有短切性能好、毛羽少、无静电积累、在石膏中易分散成单丝等特点，能满足石膏复合材料生产工艺和性能要求。

（四）具体实施方式

下面以具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明，但本发明内容不受以下实例的限制。

参见表1，这些实例中为使玻璃纤维达到短切性能好、毛羽少、无静电积累、在石膏中易分散成单丝的要求，我们选用A-1100作为偶联剂，交联型改性PVAc乳液（记为成膜剂A）和均聚PVAc乳液（记为成膜剂B）混合作为成膜剂。成膜剂A是加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的交联型PVAc乳液，型号30H，巨石集团一分厂生产，其Tg在15～42℃之间。成膜剂B是含保护胶体的直链型均聚PVAc乳液，型号18-3，巨石集团一分厂生产，其Tg在6～25℃之间。润滑剂采用硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，其中硅油类润滑剂为有机硅乳液（记为润滑剂A），阳离子表面活性剂采用聚乙烯亚胺季铵盐（记为润滑剂B）；抗静电剂采用硝酸锂，pH调节剂采用醋酸，浸润剂的最终pH值控制在3～6.5，LOI值控制在0.45-0.75%。

本次实验例采用的拉丝工艺为1600～2400孔漏板拉丝，最终的每根原丝由180～220单丝合股而成，单纤维直径控制在13～15微米，烘干工艺是先微波再加采用热风烘干，烘制温度为110～125℃，烘干时间为10～12小时。最终的产品为2380～2520Tex。

表1是一些配方的实例和测试结果（其中的数值均为浸润剂有效成分的重量百分比）：

从以上的配方测试实例中，我们可以从中看出，实例2最好，但以上比例仍有优化的空间。

本发明实施例是根据石膏复合材料生产工艺技术特点，通过浸润剂原料的选择，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无捻粗纱产品。

Claims (10)

1.一种增强石膏用玻璃纤维浸润剂，包括硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）硅烷偶联剂，含量在0.10～1.0%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc乳液的组合，成膜剂的总含量在2.5～25.0%；

（3）润滑剂，含量在0.04～1.0%；

（4）抗静电剂，含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂，含量在0.04～2.0%；

（6）水含量在88.5～97.5%。

2.如权利要求1所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的偶联剂采用带氨基的硅烷偶联剂。

3.如权利要求1或2所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述交联型PVAc乳液为硅烷偶联剂改性的交联型PVAc乳液，其Tg为15～45℃；所述的均聚型PVAc乳液为含保护胶体的直链型均聚PVAc乳液，其Tg为6～25℃。

4.如权利要求1或3所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述的交联型PVAc和均聚型PVAc乳液的混合比例以各自的固体质量之比计为1∶1～1∶9。

5.如权利要求4所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述的交联型PVAc和均聚型PVAc乳液的混合比例以各自的固体质量之比计为1:1～3。

6.如权利要求1所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合物，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固体质量之比计为1∶3～4∶1。

7.如权利要求6所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合物，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固含量计为1:1～1.5。

8.如权利要求1所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）硅烷偶联剂，含量在0.15～0.8%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例以各自的固体质量之比计为1∶1～1∶9，成膜剂的总含量在2.5～18.0%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固体质量之比计为1∶3～4∶1，润滑剂的含量在0.04～1.0%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水含量在92.0～96.8%。

9.如权利要求3所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由带氨基的硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）带氨基的硅烷偶联剂，含量在0.15～0.6%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc和均聚型PVAc的混合比例以各自的固体质量之比计为1∶1～1∶3，成膜剂的总含量在3～5%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固体质量之比计为1:1～1.5：，润滑剂的含量在0.3～0.7%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水含量在92.0～96.8%。

10.如权利要求1所述的增强石膏用玻璃纤维浸润剂，其特征在于：所述增强石膏用玻璃纤维浸润剂由偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、pH值调节剂和水组成，各组分的含量以重量百分比表示如下：

（1）偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷，含量在0.15～0.6%；

（2）成膜剂，所述的成膜剂为交联型和均聚型PVAc类乳液的组合，交联型PVAc乳液为偶联剂改性的交联型PVAc乳液，Tg为15～45℃；均聚型PVAc乳液为含保护胶体的直链型均聚PVAc乳液，其Tg为6～25℃；交联型PVAc和均聚型PVAc乳液的混合比例以各自的固体质量之比计为1∶3，成膜剂的总含量在4%；

（3）润滑剂，所述润滑剂为硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合，硅油类润滑剂和阳离子表面活性剂的组合比例以各自的固体质量之比计为1:1～1.5：，润滑剂的含量在0.3～0.7%；

（4）抗静电剂：含量在0.02～1.0%；

（5）pH值调节剂：含量在0.04～2.0%；

（6）水含量在93.5～96.8%。