CN105152550A

CN105152550A - 一种高度通用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂

Info

Publication number: CN105152550A
Application number: CN201510486899.7A
Authority: CN
Inventors: 张志坚; 张燕; 周贤旺; 高厚喜; 宋长久; 钱国伟; 钟洪强
Original assignee: Jushi Group Co Ltd
Current assignee: Jushi Group Co Ltd
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: CN105152550B

Abstract

一种无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂由偶联剂、润滑剂A、润滑剂B、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水制成，pH值在3～9：其中，偶联剂为硅烷偶联剂；润滑剂A为阳离子型润滑剂；润滑剂B为非离子型润滑剂；成膜剂A为非离子型水性聚氨酯乳液；成膜剂B为水性聚酯树脂乳液；成膜剂C为水性环氧树脂乳液；pH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸的混合物；浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的4～10％，余量为水。采用该浸润剂生产的直接无捻粗纱，具有高度的通用性，对于缠绕、拉挤、织布等工艺都有良好的匹配性，而且与热固性树脂相容性好、渗透性好，并能大幅度提高制品的机械性能。

Description

一种高度通用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂

(一)技术领域

本发明涉及一种高度通用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂。

(二)背景技术

玻璃从液态转变成固态玻璃纤维的过程中，需要在其表面涂覆一层浸润剂，涂覆合适的浸润剂可以有效的减少因磨损造成的断头、飞丝，从而提高纤维生产作业的稳定性及顺畅性。浸润剂可以为玻璃纤维提供良好的性能，以及玻璃纤维卷绕成团后的纱团成型、外观色泽等，最重要的是能为后道工序提供优良的加工性能以及与基体树脂的相容性，得到各种性能优异的玻璃纤维复合材料。

随着玻璃纤维复合材料在各个领域的不断应用，市场规模也逐年在扩大，各生产厂商的生产工艺也日趋多样化、复杂化。在保证各种产品使用性能的同时，为了便于管理并且降低管理成本，就需要减少采购的玻璃纤维种类数量。因此，很有必要生产出一种能够高度通用的玻璃纤维，而为了生产出一种能够高度通用的玻璃纤维，则必须提供一种为生产前述玻璃纤维所需的浸润剂。

(三)发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高度通用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，采用该浸润剂生产的直接无捻粗纱，具有高度的通用性，对于缠绕、拉挤、织布等工艺都有良好的匹配性，而且与不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨脂等热固性树脂相容性好、渗透性好，并能大幅度提高制品的机械性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂由偶联剂、润滑剂A、润滑剂B、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水制成，pH值在3～9：所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂A为阳离子型润滑剂；所述的润滑剂B为非离子型润滑剂；所述的成膜剂A为非离子型水性聚氨酯乳液；所述的成膜剂B为水性聚酯树脂乳液；所述的成膜剂C为水性环氧树脂乳液；所述的pH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸的混合物；所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的4～10％，余量为水；所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

本发明所述的偶联剂为硅烷偶联剂，优选A-174、A-1100、A-187的组合，其质量比为0.2～0.8：0.1～0.8：0.05～0.5。使用多种硅烷偶联剂一起搭配，可以更好的增强玻璃纤维的兼容性，能适用于UP、EP、VE等多种不同的树脂。本发明硅烷偶联剂的用量为浸润剂总质量的0.3～2.0％，优选0.5～1.0％，进一步优选0.8～1.0％，最优选0.9％。

本发明所述的润滑剂A为季铵盐阳离子型润滑剂，由高级脂肪酸反应生成腈进一步制成长链胺，再与氯甲烷和硫酸二甲酯反应而成，分子量为300～1500。本发明中润滑剂A的固体重量占浸润剂总质量的0.1～1.2％，优选0.3～0.8％，进一步优选0.5～0.7％，更进一步优选0.6～0.7％，最优选0.6％。

本发明所述的润滑剂B为聚氧乙烯胺非离子型润滑剂，它是由高级脂肪胺与环氧乙烷加成反应而成，所用高级脂肪胺可能是伯胺、仲胺或叔胺，聚氧乙烯胺非离子型润滑剂的分子量为1000—4000，优选分子量为1500～2500。润滑剂的用量以满足拉丝生产以及后处理为标准，本发明中润滑剂B的固体重量占浸润剂总质量的0.1～1.2％，优选0.3～0.8％，进一步优选0.4～0.7％，最优选0.6～0.7％。

本发明所述的成膜剂A为非离子型水性聚氨酯乳液，用聚醚和芳香族二异氰酸酯反应制成预聚体，以二元胺或二元醇扩链，添加有机溶剂制备成聚氨酯树脂，用外乳化法制成聚氨酯乳液，其分子量在3000～8000,乳液的粒径在0.1～3.5μm。成膜剂主要起到保护纤维的作用，并对最终制品的机械性能起到决定性的作用。本发明中成膜剂A固体重量占浸润剂总质量的0.5～7.0％，优选1.0～4.0％，进一步优选1.0～2.0％，更进一步优选1.0～1.5％，最优选1.0～1.4％。

本发明所述的成膜剂B是水性聚酯树脂乳液，由间苯二甲酸(IPA)和聚乙二醇采用自乳化方法制得，所述聚乙二醇可以是分子量600(PEG600)、800(PEG800)、1000(PEG1000)、1500(PEG1500)的水溶性的树脂，制成的聚酯树脂乳液，其分子量为700～2000，乳液的粒径在0.1～2.3μm。本发明中成膜剂B的固体重量占浸润剂总质量的0.5～7.0％，优选1.0～4.0％，进一步优选1.0～2.0％，更进一步优选1.6～2.0％，最优选1.6～1.7％。

本发明所述的成膜剂C为水性环氧树脂乳液，由环氧树脂与适量二乙醇胺在一定温度下混合反应，再加入适量的乙酸反应制成，其分子量为900～5000，乳液的粒径在0.1～3.5μm。本发明中成膜剂C的固体重量占浸润剂总质量的0.5～7.0％，优选1.0～4.0％，进一步优选1.2～1.8％，更进一步优选1.6～1.8％。

本发明所述的pH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸的混合物，其质量比为0.1～0.4：0.05～0.4：0.02～0.05，优选质量比为0.10～0.35：0.05～0.15：0.02～0.05，浸润剂的pH值在3～9，优选pH值在3～7，最优选pH值在7。

优选所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

进一步优选所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

更进一步优选所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

最优选所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

本发明所述的一种无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂的配制方法包括以下步骤：在一个干净的容器中加入总量的40％～50％去离子水，然后再加入浸润剂成分中的pH调节剂，充分搅拌3～5分钟后，再依次缓慢加入浸润剂成分中的硅烷偶联剂，持续搅拌40～50分钟；浸润剂成分中的润滑剂A、润滑剂B在5倍于其质量的温去离子水(40～50℃)中充分搅拌稀释后加入容器；浸润剂成分中成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C，采用成膜剂质量的2倍量的水稀释后加入容器；待偶联剂充分搅拌后把所有原料混合在一起，加余量水补足，搅拌20分钟即可。

本发明玻璃纤维的可燃物含量(即浸润剂涂附在玻璃纤维上的量占玻璃纤维质量的比例)一般控制在0.3～1.0％，具体的值需要根据原料本身的性能，从产品需要达到的性能指标和实验测试结果来看，可燃物含量在0.5～0.7％生产的产品，机械强度能够满足要求。

与现有技术相比，本发明所述的浸润剂通用性强，能与多种树脂(例如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂等)相容性好、渗透性好，并且能使制品的机械性能高，从而满足市场及应用需求。

(四)具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体的说明，但本发明的内容并不受以下实施例的任何制约。

本发明实施例使用的浸润剂各组分如下：

所述偶联剂分别为甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂，其质量比为0.4:0.4:0.1,上海冠都实业有限公司生产，产品牌号分别为A-174、A-1100、A-187；

所述润滑剂A为季铵盐阳离子型润滑剂，安徽思又朴化工有限公司生产，产品名称为双十烷基二甲基氯化铵；

所述润滑剂B为聚氧乙烯胺非离子型润滑剂，江苏省海安石油化工厂生产，产品牌号为AC-1215；

所述成膜剂A为非离子水性聚氨酯乳液，上海思盛聚合物材料有限公司生产，产品牌号为PUD-1489；

所述成膜剂B为水性聚酯乳液，东莞市黑马化工有限公司生产，产品牌号为BH-933；

所述成膜剂C为水溶性环氧树脂乳液,上海爱世博有机硅材料有限公司生产,产品牌号为GE-80；

所述PH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸，其质量比为0.20:0.07:0.03，鑫成化工有限公司生产，产品牌号分别为冰醋酸、无水柠檬酸、硼酸。

所述的浸润剂配置方法和步骤为：

①在一个干净的容器中加入总量的40％～50％去离子水，然后再加入浸润剂成分中的pH调节剂，充分搅拌3～5分钟；

②依次缓慢加入浸润剂成分中的硅烷偶联剂，持续搅拌40～50分钟，搅拌至液体表面无油珠；

③浸润剂成分中的润滑剂A、润滑剂B在5倍于其质量的温去离子水(40～50℃)中充分搅拌稀释后加入容器；

④浸润剂成分中成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C，采用成膜剂质量的2倍量的水依次稀释后加入容器；

⑤加余量水补足，搅拌20分钟即可。

下表为具体的配方实例和按照一定的玻璃纤维生产工艺所生产出的1200Tex直接纱的具体测试结果。本发明实施例中，水的含量占浸润剂总质量的93％，其中的数值均为各组分以其固体质量占浸润剂总质量的百分比计：

从以上的配方测试实例，我们可以从中看出，通过对组分和组分含量的设计，我们可以得到合乎要求的浸润剂，其中尤以实例3、4效果更佳，在不同的树脂体系中都有较高的机械强度。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。

本发明实施例根据高度通用无碱玻璃纤维直接纱的技术特点，通过浸润剂原料的选择，配方的优化，采用合适的玻璃纤维生产工艺，生产出满足高度通用性需求的无碱玻璃纤维直接纱产品。

Claims

1.一种无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂由偶联剂、润滑剂A、润滑剂B、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水制成，pH值在3～9：所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂A为阳离子型润滑剂；所述的润滑剂B为非离子型润滑剂；所述的成膜剂A为非离子型水性聚氨酯乳液；所述的成膜剂B为水性聚酯树脂乳液；所述的成膜剂C为水性环氧树脂乳液；所述的pH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸的混合物；所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的4～10％，余量为水；所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

2.如权利要求1所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

3.如权利要求2所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

4.如权利要求3所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

5.如权利要求4所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的各组分按照固体重量占浸润剂总质量的百分比计表示如下：

6.如权利要求1～5之一所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是A-174、A-1100和A-187的组合，三者的质量比为0.2～0.8：0.1～0.8：0.05～0.5。

7.如权利要求1～6之一所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述的润滑剂A为季铵盐阳离子型润滑剂，由高级脂肪酸反应生成腈进一步制成长链胺，再与氯甲烷和硫酸二甲酯反应而成，分子量为300～1500；所述的润滑剂B为聚氧乙烯胺非离子型润滑剂，是由高级脂肪胺与环氧乙烷加成反应而成，其分子量为1000—4000。

8.如权利要求1～7之一所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述的非离子型水性聚氨酯乳液的分子量在3000～8000，所述水性聚酯树脂乳液的分子量为700～2000，所述水性环氧树脂乳液的分子量为900～5000。

9.如权利要求1～8之一所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述的pH值调节剂为醋酸、柠檬酸、硼酸的混合物，其质量比为0.1～0.4：0.05～0.4：0.02～0.05，浸润剂的pH值在3～7。

10.如权利要求9所述的无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的pH值为7。