CN106242317B - 增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂及其制备方法，所述的浸润剂由偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、表面活性剂、pH值调节剂、水配制而成，pH值为3‑9；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂为水溶性的PEG类润滑剂；所述的成膜剂A为水性聚氨酯树脂乳液；所述的成膜剂B为水性环氧树脂乳液；所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂；所述的pH值调节剂为酸；与现有技术相比，本发明所述的浸润剂与聚氨酯相容性好、渗透性好、纱线软硬适中、毛羽少，使用工艺性更优异，并且能使制品的机械性能更高，从而满足市场及应用需求。

Description

增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂
(一)技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维浸润剂，具体涉及一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂。
(二)背景技术
近年来，聚氨酯拉挤成型工艺已成功实现商业化。国外的拉挤厂商看到了中国拉挤产品的强烈竞争，故欲通过聚氨酯更高的韧性和强度来寻求发展机遇。在聚氨酯拉挤过程中，可以使用更多的增强纤维，使制品强度大大增高。同时，由于聚氨酯本身优异的冲击强度、拉伸强度和层间剪切强度，制品可制得更薄更轻。
聚氨酯的拉挤制品包括型材、杆件和板材，如梯子杆、工具柄、电线杆横担、电杆、曲棍球杆、码头片桩、货柜板材等。窗框是新的增长点，使用这种树脂，可以制得更大、更薄而强度足够的型材，用于大窗框甚至幕墙。据称这种窗框比铝、木和塑料窗框好得多。具有优良的胀缩性能，可耐受各种气候条件，从北极严寒到沙漠酷热以及海边潮湿。可经涂漆或后加工而形成木质外观。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种增强聚氨酯拉挤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，具备毛羽少、软硬适中、浸透速度快、与聚氨酯相容性好、制品强度高等特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，由偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、表面活性剂、pH值调节剂、水配制而成，pH值为3-9；
其中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂为水溶性的PEG类润滑剂；所述的成膜剂A为水性聚氨酯树脂乳液；所述的成膜剂B为水性环氧树脂乳液；所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂；所述的pH值调节剂为酸；
所述的浸润剂中，非水组分的质量占浸润剂总质量的4-10％，余量为水；所述的非水组分为：偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂；
基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
优选的，基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
更加优选的，基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
最优选的，基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
本发明中，所述的水优选去离子水。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂，可选用的偶联剂有A-174、A-172、A-1100、A-187等，优选A-174、A-1100质量比为2-4：1的混合物，最优选A-174、A-1100质量比为3：1的混合物。偶联剂的使用，在保护玻璃纤维的同时，更重要的是在玻璃纤维和增强树脂之间起到链接作用，并最终影响到玻璃钢制品的机械性能。
所述的润滑剂为水溶性的PEG类润滑剂，可选用的有PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000等。润滑剂的作用是减少玻璃纤维在生产过程中的损伤，加入润滑剂的量过少会起不到应有的润滑效果，但是过多的量也会造成玻璃钢性能的下降，因此选择一个合适的量非常重要。本发明优选PEG800，其分子量在720-880之间。
所述的成膜剂A为水性聚氨酯树脂乳液，水性聚氨酯树脂乳液的种类有很多，本发明选用的是脂肪族聚醚型聚氨酯树脂乳液。
所述的成膜剂B为水性环氧树脂乳液，其分子量为1000-4500，乳液的粒径为0.2-3.0μm。
所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂，可以选用聚氧乙烯醚类、微晶蜡乳液、化学改性矿物油乳液中的任意一种。本发明优选聚氧乙烯醚类(具体例如：烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪族聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚)。
所述的pH值调节剂为酸，优选醋酸、柠檬酸质量比为4：1的混合物。pH值优选为3-7，最优选为4-5。
本发明所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其配制方法为：
按照配方，在一个干净的容器中，加入总量40-50％的水，再加入pH值调节剂，搅拌3-5min，接着加入硅烷偶联剂，搅拌30-40min；将润滑剂用4-6倍质量的40-50℃水搅拌稀释，加入容器；将成膜剂A、成膜剂B各自分别用1-3倍质量的水搅拌稀释，加入容器；将表面活性剂用8-12倍质量的90-100℃水搅拌稀释，加入容器；补足配方中水的量，搅拌20min以上(通常20-30min)，即得成品。其中，所述的水优选去离子水。
利用本发明所述的浸润剂，按照本领域常规的玻纤生产工艺，制得的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱，其可燃物含量(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％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与聚氨酯相容性好、渗透性好、纱线软硬适中、毛羽少，使用工艺性更优异，并且能使制品的机械性能更高，从而满足市场及应用需求。
(四)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行具体的说明，但本发明的保护范围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：
所述偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂的混合物，两者的质量比为3：1，上海冠都实业有限公司生产，产品牌号分别为A-174、A-1100；
所述润滑剂为聚乙二醇类，江苏省海安石油化工厂生产，产品牌号为PEG800；
所述成膜剂A为脂肪族聚醚型聚氨酯树脂乳液，东莞米人占化工有限公司生产，产品名称为MR-880；
所述成膜剂B为水性环氧树脂乳液，济宁神州新材料科技有限公司生产，产品名称为EP-44；
所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚，属于非离子型表面活性剂，美国陶氏生产，产品名称为OP-10；
所述pH值调节剂为醋酸、柠檬酸的混合物，两者的质量比为4：1，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。
下表为具体的配方实例(表1)和按照本领域常规的玻璃纤维生产工艺所生产出的4400Tex直接纱的具体测试结果(表2)。本发明各具体实例中，水的含量占浸润剂总质量的93％，下表1中体现的是浸润剂中各非水组分占非水组分总量的百分数：
表1实例1～6配方
组分 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6
偶联剂 3 6 8 10 12 15
润滑剂 20 16 12 10 7 3
成膜剂A 60 50 40 30 20 10
成膜剂B 10 20 30 40 50 60
表面活性剂 3 4 5 6 8 11
pH调节剂 4 4 5 4 3 1
配方非水组分合计 100 100 100 100 100 100
表2用实例1～6配方制备的浸润剂生产的直接纱的测试结果
本发明实施例根据增强聚氨酯拉挤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，采用本领域常规的合适的玻璃纤维生产工艺，生产出满足聚氨酯拉挤需求的无碱玻璃纤维直接纱产品。
由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，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PU树脂中的机械强度最高。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。

Claims (9)

1.一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，所述的浸润剂由偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、表面活性剂、pH值调节剂、水配制而成，pH值为3-9；
其中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂为水溶性的PEG类润滑剂；所述的成膜剂A为脂肪族聚醚型聚氨酯树脂乳液；所述的成膜剂B为水性环氧树脂乳液；所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂；所述的pH值调节剂为酸；
所述的浸润剂中，非水组分的质量占浸润剂总质量的4-10％，余量为水；所述的非水组分为：偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂；
基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
2.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
3.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，基于非水组分的总质量，所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A的理论除水后的含固量部分、成膜剂B的理论除水后的含固量部分、表面活性剂、pH值调节剂的质量百分数分别为：
4.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂A-174、A-172、A-1100、A-187中的一种或两种以上任意比例的混合物。
5.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，所述的润滑剂为PEG400、PEG600、PEG800或PEG1000。
6.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，所述的成膜剂B水性环氧树脂乳液的分子量为1000-4500，乳液的粒径为0.2-3.0μm。
7.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，其特征在于，所述的表面活性剂为聚氧乙烯醚类、微晶蜡乳液、化学改性矿物油乳液中的任意一种。
8.如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用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、柠檬酸质量比为4：1的混合物。
9.一种如权利要求1所述的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂的配制方法，其特征在于，所述的配制方法为：
按照配方，在一个干净的容器中，加入总量40-50％的水，再加入pH值调节剂，搅拌3-5min，接着加入硅烷偶联剂，搅拌30-40min；将润滑剂用4-6倍质量的40-50℃水搅拌稀释，加入容器；将成膜剂A、成膜剂B各自分别用1-3倍质量的水搅拌稀释，加入容器；将表面活性剂用8-12倍质量的90-100℃水搅拌稀释，加入容器；补足配方中水的量，搅拌20min以上，即得成品。
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