CN105731829B - 涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂及其制备方法，其中的涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.05～0.1％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.25‑0.6％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.48‑0.9％，相溶剂占浸润剂总质量的0.25‑0.55％，润滑剂占浸润剂总质量的0.22‑0.42％，蜡乳液占浸润剂总质量的4.0‑7.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4‑0.8％，余量为水。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维生产领域，具体涉及一种涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂及其制备方法。
背景技术
由于玻璃纤维是一种脆性材料，需要在拉丝时涂覆一定的保护材料，以满足拉丝和后续生产要求，并最终满足增强材料的力学性能和工艺要求。目前市面上常用的浸润剂通过大型池窑熔制、大型漏板拉丝工艺涂覆浸润剂在无碱玻璃纤维表面，卷绕成圆柱体纱团，在高频烘箱内烘干水分，烘制成膜生产出来的玻璃纤维的机械性能和耐水性能都比较差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂及其制备方法，在玻璃纤维拉丝时通过涂覆本方案的浸润剂能够对玻璃纤维的力学性能进行改善。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，提供一种涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂，该浸润剂的组成和重量百分比分别为：
冰醋酸占浸润剂总质量的0.05～0.1％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.25-0.6％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.48-0.9％，相溶剂占浸润剂总质量的0.25-0.55％，润滑剂占浸润剂总质量的0.22-0.42％，蜡乳液占浸润剂总质量的4.0-7.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4-0.8％，余量为水。
第二方面，提供一种涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的制备方法，其包括以下步骤：
加配制总量35％的室温纯水于清洁后的配制罐中，通过冰醋酸调节pH至3.5～4.5；
向配制罐中缓慢滴加偶联剂A，水解处理之后，在容器中用室温纯水水解处理偶联剂B后，再将容器中混合均匀的溶液加入配置罐中搅拌均匀；
向预处理容器中加入润滑剂，加入30-40℃去离子水的同时进行搅拌，直至溶液由稀变稠停止加入去离子水，搅拌均匀后加入配置罐中，按20倍处理量加去离子水进行稀释；
用大于蜡乳液一倍的水，在塑料桶中对蜡乳液进行稀释后倒入配制罐中；之后用大于光亮剂二倍的水，在塑料桶中对光亮剂进行稀释后倒入配制罐中；
待搅拌均匀后，加水至配制总量的95％，搅拌均匀后测定固含量；
根据所测固含量确定补水量，使补水后的配制乳液固含量控制在3.8±0.15％，溶液pH控制在7～9。
本发明的有益效果为：在玻璃纤维拉丝时，通过涂覆上本方案提供的浸润剂能够使无碱玻璃纤维性能改良后具备容易退解、良好的集束性、颜色白、低毛羽、优异的浸渍效果和分散性的性能，从而使成品玻璃纤维具有优异的机械性能和耐水性能。浸润剂中添加的光亮剂能够防止玻璃纤维外漏，提升玻璃纤维产品的表面质量和光亮度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
本申请提供的涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的组成和重量百分比分别为：
冰醋酸占浸润剂总质量的0.05～0.1％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.25-0.6％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.48-0.9％，相溶剂占浸润剂总质量的0.25-0.55％，润滑剂占浸润剂总质量的0.22-0.42％，蜡乳液占浸润剂总质量的4.0-7.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4-0.8％，余量为水。
其中的冰醋酸用于调节去离子水PH值，使偶联剂A和偶联剂B水解质量更好。偶联剂：与玻璃纤维进行化学反应或物理包覆等方法，使玻璃纤维表面由亲水性变成亲油性，从而达到与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性、抗老化性能等显著提高。偶联剂A，化学名称为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，与玻璃纤维物理化学结合牢固，强度高；偶联剂B，化学名称为酰脲丙基三乙氧基硅烷，与聚丙烯树脂(PP)结合牢固，强度高。本方案采用两者偶联剂涂覆于玻璃纤维表面，增强了聚丙烯树脂(PP)的机械性能和耐水性能。
相溶剂：使聚合物容易相互分散，以得到宏观上均匀的共混产物，改善聚合物体系中两相界面的性能，增加相间的黏合力，具有长期稳定的性能。属于环状酸酐型(MAH)，最常用的一类反应型相容剂。本方案的相容剂以马来酸酐接枝到聚烯烃上的马来酸酐相容剂为主，其接枝率一般为0.8％-1.0％，主要应用于聚烯烃塑料的改性，将马来酸酐接枝到PS或以PS为基体的二元或多元共聚反应型相容剂。
润滑剂采用非离子表面活性剂降低玻纤的静摩擦系数，减少玻璃纤维加工过程中毛羽的产生，有效提高玻纤短切纱的流动性、分散性和堆积密度。化学名称为脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚FMEE。蜡乳液：无毒、无味、无腐蚀性的非离子型乳液，抗酸、抗碱、耐硬水、水溶性强、乳液稳定，任意比例水稀释不分层、不破乳、不结块、保质期长、固含量高、分散性好。增强玻璃纤维后涂层爽滑、手感性能好；增加涂层光泽、提高耐污力；增强防水性能、耐磨擦、抗划伤/抗擦伤、抗高温粘连。化学名称为高密度氧化聚乙烯蜡乳液。
光亮剂能够提升玻璃纤维产品表面质量和光亮度，防止玻纤外漏。光亮剂由表面活性剂、渗透剂和溶剂复合而成，所述表面活性剂、渗透剂和溶剂的比例为1：2.2：6.8，表面活性剂为偶联剂A、偶联剂B、润滑剂；渗透剂为相溶剂、；溶剂为纯水(去离子水)。
去离子水：在浸润剂配方中起到溶剂的作用。
该涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的制备方法包括以下步骤：
加配制总量35％的室温纯水于清洁后的配制罐中，通过冰醋酸调节pH至3.5～4.5，过程中采用60～70转/min的搅拌速度进行搅拌均匀。
向配制罐中缓慢滴加偶联剂A搅拌，水解处理40-60分钟，直到溶液清澈透明、表面无油珠为合格；在容器中用室温纯水缓慢滴加偶联剂B，水解处理30-50分钟，直到溶液清澈透明、表面无油珠为合格；用大于相溶剂重量二倍水稀释相容剂，搅拌20分钟后加入到配制罐中搅拌均匀。
向预处理容器中加入润滑剂，加入30-40℃去离子水的同时开启电动搅拌器进行搅拌，直至溶液由稀变稠时停止加入去离子水，继续搅拌5分钟至均匀再慢慢加入大于润滑剂20倍去离子水稀释搅拌均匀，再加入配置罐中搅拌10分钟。
用大于蜡乳液重量一倍水，在塑料桶中对蜡乳液进行稀释后倒入配制罐中，搅拌5分钟；之后用大于光亮剂二倍水，在塑料桶中对光亮剂进行稀释后倒入配制罐中，搅拌5分钟。
待搅拌均匀后，加水至配制总量的95％，搅拌20分钟至均匀后测定固含量；
根据所测固含量确定补水量，使补水后的配制乳液固含量控制在3.8±0.15％，溶液pH控制在7～9。
实施例1
涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.05％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.45％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.78％，相溶剂占浸润剂总质量的0.35％，润滑剂占浸润剂总质量的0.32％，蜡乳液占浸润剂总质量的5.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.7，余量为水。
下面采用现有技术的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B与采用本实施例的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B进行力学性能分析，具体参见表1：
表1
实施例2
涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.05％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.37％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.86％，相溶剂占浸润剂总质量的0.35％，润滑剂占浸润剂总质量的0.32％，蜡乳液占浸润剂总质量的6.2％，光亮剂占浸润剂总质量的0.7，余量为水。
下面采用现有技术的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B与采用本实施例的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B进行力学性能分析，具体参见表2：
表2
实施例3
涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.08％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.45％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.78％，相溶剂占浸润剂总质量的0.38％，润滑剂占浸润剂总质量的0.29％，蜡乳液占浸润剂总质量的5.9％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4，余量为水。
下面采用现有技术的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B与采用本实施例的浸润剂生产的玻璃纤维产品A和玻璃纤维产品B进行力学性能分析，具体参见表3：
表3
综上所述，通过本方案提供的浸润剂生产的玻璃纤维，其力学性能都得到了一定的改善，比之前浸润剂生产的玻璃纤维生产成本低179元/吨纱、生产工艺过程控制质量更稳定、毛羽量低20％、机械性能更优异。
Claims (3)
1.涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂，其特征在于，浸润剂的组成和重量百分比分别为：
冰醋酸占浸润剂总质量的0.05～0.1％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.25-0.6％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.48-0.9％，相容剂占浸润剂总质量的0.25-0.55％，润滑剂占浸润剂总质量的0.22-0.42％，蜡乳液占浸润剂总质量的4.0-7.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4-0.8％，余量为水；
所述光亮剂由表面活性剂、渗透剂和溶剂复合而成，所述表面活性剂、渗透剂和溶剂的比例为1：2.2：6.8；所述表面活性剂为偶联剂A、偶联剂B或润滑剂；渗透剂为相容剂；溶剂为去离子水；
所述偶联剂A为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，偶联剂B为酰脲丙基三乙氧基硅烷，所述润滑剂为脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚FMEE，所述相容剂为马来酸酐接枝到聚烯烃上的马来酸酐相容剂；
所述涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂的制备方法包括：
加配制总量35％的室温纯水于清洁后的配制罐中，通过冰醋酸调节pH至3.5～4.5，过程中采用60～70转/min的搅拌速度进行搅拌均匀；
向配制罐中缓慢滴加偶联剂A搅拌，水解处理40-60分钟，直到溶液清澈透明、表面无油珠为合格；在容器中用室温纯水缓慢滴加偶联剂B，水解处理30-50分钟，直到溶液清澈透明、表面无油珠为合格；用大于相容剂重量二倍水稀释相容剂，搅拌20分钟后加入到配制罐中搅拌均匀；
向预处理容器中加入润滑剂，加入30-40℃去离子水的同时开启电动搅拌器进行搅拌，直至溶液由稀变稠时停止加入去离子水，继续搅拌5分钟至均匀再加入大于润滑剂20倍去离子水稀释搅拌均匀，再加入配置罐中搅拌10分钟；
用大于蜡乳液重量一倍水，在塑料桶中对蜡乳液进行稀释后倒入配制罐中，搅拌5分钟；之后用大于光亮剂二倍水，在塑料桶中对光亮剂进行稀释后倒入配制罐中，搅拌5分钟；
待搅拌均匀后，加水至配制总量的95％，搅拌20分钟至均匀后测定固含量；
根据所测固含量确定补水量，使补水后的配制乳液固含量控制在3.8±0.15％，溶液pH控制在7～9。
2.根据权利要求1所述的涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂，其特征在于，浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.05％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.45％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.78％，相容剂占浸润剂总质量的0.35％，润滑剂占浸润剂总质量的0.32％，蜡乳液占浸润剂总质量的5.5％，光亮剂占浸润剂总质量的0.7％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的涂覆于玻璃纤维表面的浸润剂，其特征在于，浸润剂的组成和重量百分比分别为：冰醋酸占浸润剂总质量的0.08％，偶联剂A占浸润剂总质量的0.45％，偶联剂B占浸润剂总质量的0.78％，相容剂占浸润剂总质量的0.38％，润滑剂占浸润剂总质量的0.29％，蜡乳液占浸润剂总质量的5.9％，光亮剂占浸润剂总质量的0.4％，余量为水。
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