CN105541127B - 玻璃纤维浸润剂及其在生产增强smc-a级表面用玻璃纤维纱中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了玻璃纤维浸润剂及其在生产增强SMC‑A级表面用玻璃纤维纱中的应用。所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量计:(1)pH调节剂:0.20‑0.60%,(2)偶联剂:0.40‑0.80%,(3)润滑剂:0.10‑0.40%,(4)不饱和聚酯乳液:6.00‑14.00%,(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.00‑6.00%,(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00‑12.00%,(7)余量为去离子水。本发明提供了所述玻璃纤维浸润剂在生产增强SMC‑A级表面用玻璃纤维纱中的应用,该浸润剂生产的A级表面用纱具有开机率高、硬挺度高、络纱低毛羽率及络纱过程中蓬头少、模压制品成品率高、表面光洁、力学性能好等优点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种新型的玻璃纤维浸润剂及其在生产增强SMC-A级表面用玻璃纤维纱中的应用。
(二)背景技术
片状模塑料(SMC),是一种干法制造不饱和聚酯树脂玻璃钢制品的模塑料,它在60年代初期,首先由德国拜耳公司率先推出。在1965年左右美、日相继发展了这种工艺。之后因其生产率、强度特性、耐热性、表面性能优良,迅速进入各个应用领域。
A级表面用SMC是近些年发展起来的较高端的SMC应用,其主要应用在汽车外装件或车身外板的场合时,其外观要达到与喷漆钢板同样的效果和水平。一般,对于A级表面用SMC(以30%玻璃纤维为例)的物理性能要求如下表所示:
目前常规的A级表面SMC用浸润剂体系大多虽能满足一般生产需求。但现有浸润剂在生产中仍存在开机率及满筒率偏低、毛羽率较高、模压制品力学强度一般等问题,为提升生产效率及产品品质,上述问题亟需解决。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种新型玻璃纤维浸润剂及其在生产增强SMC-A级表面用玻璃纤维纱中的应用,该浸润剂生产的A级表面用纱具有开机率高、硬挺度高、络纱低毛羽率及络纱过程中蓬头少、模压制品成品率高、表面光洁、力学性能好等优点。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种玻璃纤维浸润剂,由下列组分制成,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量(固体质量即烘干后剩余部分的质量)计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.40-0.80%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:6.00-14.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.00-6.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
本发明中pH调节剂采用醋酸,提供酸性条件来水解偶联剂,使得偶联剂有足够的水解程度。
偶联剂是浸润剂的重要组成部分,偶联剂也称表面处理剂,实际上是一种增加玻璃纤维与有机聚合物之间亲和力的有机物质。玻璃纤维属亲水性,与聚合物难以相容,偶联剂在玻璃纤维和聚合物之间通过物理的和化学的作用使它们紧密相连从而达到良好的机械强度。可选用的偶联剂有γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。本发明优选偶联剂的质量用量占浸润剂总质量的百分比为0.40-0.80%,更优选为0.50~0.70%。优选的,所述偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的混合物,两者的质量比例为5-1:1,优选1:1。
本发明中,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,该润滑剂可降低浸润剂表面张力,减少毛散丝、飞丝情况产生,有利于拉丝作业的顺利进行。本发明优选润滑剂的质量用量占浸润剂总质量的百分比为0.10-0.40%。
本发明中采用不饱和聚酯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、聚酯改性的环氧树脂乳液的组合作为成膜剂,可以为A级表面用玻璃纤维提供良好的集束性、硬挺度和与下道工序中采用的树脂体系有着良好的兼容性。
所述不饱和聚酯乳液优选高不饱和度聚酯乳液,本发明中特选用巨石集团一分厂生产的牌号为SMC-10的不饱和聚酯乳液来得到性能优异的SMC-A级表面用纱。本发明中,不饱和聚酯乳液的质量用量占浸润剂总质量的百分比优选为8.00-12.00%,更优选为9.00~12.00%。
所述的聚醋酸乙烯酯乳液优选自交联型聚醋酸乙烯酯乳液,可根据现有文献报道自行制备或者采用市售商品,优选Franklin生产的型号为JS-215的聚醋酸乙烯酯乳液。本发明中,聚醋酸乙烯酯乳液的质量用量占浸润剂总质量的百分比优选为10.00-12.00%,更优选为11.00~12.00%。
所述的聚酯改性的环氧树脂乳液可根据现有文献报道自行制备或者采用市售商品,优选巨石一分厂生产的聚酯改性的环氧树脂乳液TX-209。本发明中,环氧树脂乳液的质量用量占浸润剂总质量的百分比优选为2.40-5.80%,更优选为2.40-4.00%,更进一步优选为3.00-4.00%。
本发明优选所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比1:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量(固体质量即烘干后剩余部分的质量)计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:9.00-12.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.40-4.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
本发明进一步优选所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比1:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量(固体质量即烘干后剩余部分的质量)计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:9.00-10.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:3.00-4.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:11.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
或者,本发明优选所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比5:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量(固体质量即烘干后剩余部分的质量)计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:10.00-12.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.40-3.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-11.00%
(7)余量为去离子水。
本发明所述浸润剂的配制步骤大致如下:
一定量的去离子水→PH调节剂→偶联剂→稀释好的不饱和聚酯乳液、聚醋酸乙烯酯、环氧树脂乳液等→润滑剂→余量去离子水。
本发明提供了所述玻璃纤维浸润剂在制备增强SMC-A级表面用玻璃纤维纱中的应用。
本发明中,玻璃纤维纱的可燃物含量一般控制在在1.60~2.20%,具体数值需根据原料本身特性及生产工艺而做调整,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1.70~2.10%可满足生产及加工工艺要求。
本发明所述的浸润剂应用于SMC-A级表面用纱的生产,一般采用的拉丝工艺为1800-2400孔漏板拉丝,最终的每根原丝由250-500单丝合股而成,单纤维直径控制在16微米,产品定重为13kg,产品经130℃*15.5h在烘箱进行成膜处理,烘制结束后,出库调理,调理时间为7h。
本发明的有益效果在于:使用本发明的玻璃纤维浸润剂生产的SMC纱具有开机率高、硬挺度高、络纱低毛羽率及络纱过程中蓬头少、模压制品成品率高、表面留痕少、力学性能(弯曲强度、拉升强度、无缺口冲击强度)好等优点。
(四)具体实施方式
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:
本发明实施例中,偶联剂1为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,型号为MEMO,偶联剂2为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷,型号为AMEO,购自EVONIK;润滑剂采自科凯,型号为JS-808;聚醋酸乙烯酯乳液由Franklin生产,其型号为JS-215;聚酯改性的环氧树脂乳液TX-209购自巨石一分厂;不饱和聚酯乳液SMC-10购自巨石集团一分厂。
具体浸润剂配方如表1所示(其中表中数据为组分质量用量占浸润剂总质量的百分比,若组分为分散体系,则其质量用量以其固体含量计):
表1
组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
pH调节剂 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
偶联剂1 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
偶联剂2 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
不饱和聚酯乳液 | 11.80 | 9.60 | 8.40 | 8.40 | 9.60 | 11.80 |
环氧树脂乳液 | 2.40 | 4.00 | 5.60 | 5.60 | 4.00 | 2.40 |
聚醋酸乙烯酯乳液 | 11.00 | 12.00 | 12.00 | 12.00 | 12.00 | 11.00 |
润滑剂 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
去离子水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
拉丝工艺为:
经过2400孔拉丝,三分拉四分束,涂油线速为20±1m/min,132℃*15.5h烘制,调理,11个原丝筒合股络纱成线密度为4400tex的成品纱。
上述实施例的测试结果如下:
以上测试数据是采用通用的玻璃纤维产品测试方法进行测试。从以上的配方测试实例中,我们可以从中看出,通过不饱和聚酯、环氧树脂、聚醋酸乙烯酯等主要成膜剂的调整,以及所用两种偶联剂的混合比例,对性能产生一定的影响。
从以上数据可以看出实例2是各方面性能较其他实例优异,且是生产效率高的产品。本发明实施例是在配方发明过程中,进行不断调整浸润剂各种成分的比例,进行配方的优化,来生产出满足高端客户要求的SMC-A级表面用纱。
Claims (10)
1.用于制备增强SMC-A级表面用玻璃纤维纱的玻璃纤维浸润剂,由下列组分制成,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量(固体质量即烘干后剩余部分的质量)计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.40-0.80%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:6.00-14.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.00-6.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:所述的偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。
3.如权利要求2所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:所述偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的混合物,两者的质量比例为5-1:1。
4.如权利要求3所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比例为1:1。
5.如权利要求1~4之一所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:pH调节剂采用醋酸。
6.如权利要求1~4之一所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂。
7.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比1:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:9.00-12.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.40-4.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
8.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比1:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:9.00-10.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:3.00-4.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:11.00-12.00%
(7)余量为去离子水。
9.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂,其特征在于:所述玻璃纤维浸润剂由下列组分制成,其中偶联剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照质量比5:1的混合物,pH调节剂采用醋酸,润滑剂采用聚酰亚胺类润滑剂,各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下,若组分是以分散体系的形式加入,则其质量用量以其固体质量计:
(1)pH调节剂:0.20-0.60%
(2)偶联剂:0.50-0.70%
(3)润滑剂:0.10-0.40%
(4)不饱和聚酯乳液:10.00-12.00%
(5)聚酯改性的环氧树脂乳液:2.40-3.00%
(6)聚醋酸乙烯酯乳液:10.00-11.00%
(7)余量为去离子水。
10.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂在制备增强SMC-A级表面用玻璃纤维纱中的应用。
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CN105541127A (zh) | 2016-05-04 |
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GR01 | Patent grant |