CN106365469A - 一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂的制备方法，属于玻璃浸润剂技术领域。本发明取玉米淀粉与去离子水搅拌混合，加入球磨后生石膏、氯化镁等油浴，抽滤，将滤饼洗涤研磨后与偶联剂混合，加入聚乙酸乙酯乳液、邻苯二甲酸二丁酯等助剂超声分散，加热静置即得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂，本发明所得的玻璃纤维浸润剂通过将淀粉与石膏混合，通过生石膏反应制备硫酸钙晶须，由于淀粉与硫酸钙晶须复合，有效改善其耐水性能，增强与基材的界面结合，强度高，韧性较好，节约了成本资源，减少了环境污染，具有较佳的使用价值。

Description

一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂的制备方法

技术领域

本发明公开了一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂的制备方法，属于玻璃浸润剂技术领域。

背景技术

玻璃纤维在膨化过程中，由于受高压气流的猛烈冲击，纤维与气流、纤维与纤维之间会产生强烈的摩擦。要想使玻璃纤维在膨化过程中尽量少产生毛丝、少被折断，顺利通过膨化工序，生产出的玻璃纤维膨体纱能达到纤维柔软、耐摩擦、耐曲挠、易散丝、润滑好等技术要求，这除与膨体纱本身的单丝直径、捻度大小有关外，生产过程中所用浸润剂则是关键的因素之一。国内外现有的细玻璃纤维膨体纱用浸润剂大多采用淀粉型浸润剂和石蜡型浸润剂，这两类浸润剂均为非增强型浸润剂。目前在使用这两类浸润剂时，还存在以下几个方面的问题：首先它们的配制工艺复杂并需高温蒸煮，储存容器和输送管道也需全程连续保温；浸润剂本身组成成分影响膨体纱与制品基材的界面结合，当它用于增强材料时还需热处理，从而造成能源的浪费、环境的污染及复合材料强度的下降；这两种浸润剂体系中均不含偶联剂，所以膨体纱与制品基材的界面结合效果差。玻璃纤维用浸润剂分为二大类：纺织型浸润剂和增强型浸润剂。前者是考虑拉丝和纺织过程的需要；而后者则着重考虑用作玻璃钢的增强材料，从界面角度提高玻璃钢的各种性能。由于热固性树脂大多为油溶性的，而作为浸润剂必须是水溶性或水的乳状液，要使热固性树脂形成稳定的水乳状液，一般都将热固性树脂如环氧树脂或不饱和聚酯树脂与含有亲水基团的物质反应，如聚乙二醇等，使树脂主链上接上亲水基团，易溶于水。这种水溶性热固性树脂乳化容易，提高了树脂对玻璃纤维的浸润性，一定程度上满足了纤维纺织工业的需要，但缺点是树脂的折光率改变了；由于水溶性树脂上亲水基团的影响，成型的玻璃钢耐水性差，并且界面组成不够理想，玻璃钢的力学性能较低，尤其是透明玻璃钢的耐水性、耐候性更差，使用寿命短，不能推广使用。耐摩擦、耐曲挠性能就不能满足它的后加工工艺要求，影响它的制品性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前玻璃纤维浸润剂的耐摩擦、耐曲挠性能较低，且耐水性能不足，适用寿命较短的缺陷，本发明取玉米淀粉与去离子水搅拌混合，球磨后与生石膏、氯化镁等混合油浴，抽滤，将滤饼洗涤研磨后与偶联剂混合，加入聚乙酸乙酯乳液、邻苯二甲酸二丁酯等助剂超声分散，加热静置即得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂，本发明所得的玻璃纤维浸润剂通过将淀粉与石膏混合，通过生石膏反应制备硫酸钙晶须，由于淀粉与硫酸钙晶须复合，有效改善其耐水性能，增强与基材的界面结合，强度高，韧性较好，节约了成本资源，减少了环境污染，具有较佳的使用价值。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min，再在85～90℃下水浴加热1～2h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；

（2）选取生石膏并置于250～300r/min下球磨3～5h，随后过100～120目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、10～15份生石膏粉末、1～2份氯化镁和15～20份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于125～130℃下油浴加热6～8h；

（3）待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于65～70℃下干燥6～8h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过100～110目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；

（4）按重量份数计，分别称量45～50份聚乙酸乙酯乳液、2～3份邻苯二甲酸二丁酯、1～2份磷酸三丙酯、10～15份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、1～2份偶联剂KH-550和45～50份去离子水置于烧杯中，在45～50℃下搅拌混合并在200～300W下超声分散10～15min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置6～8h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。

本发明的应用方法是：用丙酮处理玻纤表面，随后静置干燥，再按质量比1:10，将经丙酮洗涤之后的玻纤浸润至本发明制备的耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂中，控制牵引速率为50m/min，在45～50℃烘箱中烘2～3天，制备得改性玻纤，通过本发明制备的浸润剂浸润后的玻璃纤维浸润性好，表面张力为32～35mN/m，玻璃纤维断裂强度可达1500～1550N。

本发明的有益效果是：

（1）本发明方法简单易于操作，原料易得滑脑，且操作过程简单，且操作条件易于控制；

（2）所得的浸润剂可直接与玻璃钢、热塑性树脂复合，不需要热处理，节约了能源，减少了环境污染，与制品基材的界面结合好、强度高，适合大规模生产应用。

具体实施方式

按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min，再在85～90℃下水浴加热1～2h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；选取生石膏并置于250～300r/min下球磨3～5h，随后过100～120目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、10～15份生石膏粉末、1～2份氯化镁和15～20份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于125～130℃下油浴加热6～8h；待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于65～70℃下干燥6～8h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过100～110目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；按重量份数计，分别称量45～50份聚乙酸乙酯乳液、2～3份邻苯二甲酸二丁酯、1～2份磷酸三丙酯、10～15份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、1～2份偶联剂KH-550和45～50份去离子水置于烧杯中，在45～50℃下搅拌混合并在200～300W下超声分散10～15min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置6～8h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。

实例1

按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在200W下超声分散10min，再在85℃下水浴加热1h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；选取生石膏并置于250r/min下球磨3h，随后过100目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量45份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、10份生石膏粉末、1份氯化镁和15份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于125℃下油浴加热6h；待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于65℃下干燥6h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，过100目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；按重量份数计，分别称量45份聚乙酸乙酯乳液、2份邻苯二甲酸二丁酯、1份磷酸三丙酯、10份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、1份偶联剂KH-550和45份去离子水置于烧杯中，在45℃下搅拌混合并在200W下超声分散10min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置6h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。

用丙酮处理玻纤表面，随后静置干燥，再按质量比1:10，将经丙酮洗涤之后的玻纤浸润至本发明制备的耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂中，控制牵引速率为50m/min，在45℃烘箱中烘2天，制备得改性玻纤，通过本发明制备的浸润剂浸润后的玻璃纤维浸润性好，表面张力为32mN/m，玻璃纤维断裂强度可达1500N。

实例2

按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在250W下超声分散13min，再在87℃下水浴加热1.5h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；选取生石膏并置于270r/min下球磨4h，随后过110目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量47份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、13份生石膏粉末、1.5份氯化镁和17份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于127℃下油浴加热7h；待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于67℃下干燥7h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在270r/min下球磨4h，过105目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；按重量份数计，分别称量47份聚乙酸乙酯乳液、2.5份邻苯二甲酸二丁酯、1.5份磷酸三丙酯、13份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、1.5份偶联剂KH-550和47份去离子水置于烧杯中，在47℃下搅拌混合并在250W下超声分散13min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置7h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。

用丙酮处理玻纤表面，随后静置干燥，再按质量比1:10，将经丙酮洗涤之后的玻纤浸润至本发明制备的耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂中，控制牵引速率为50m/min，在47℃烘箱中烘2天，制备得改性玻纤，通过本发明制备的浸润剂浸润后的玻璃纤维浸润性好，表面张力为33mN/m，玻璃纤维断裂强度可达1525N。实例3

按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在300W下超声分散15min，再在90℃下水浴加热2h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；选取生石膏并置于300r/min下球磨5h，随后过120目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量50份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、15份生石膏粉末、2份氯化镁和20份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于130℃下油浴加热8h；待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于70℃下干燥8h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，过110目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；按重量份数计，分别称量50份聚乙酸乙酯乳液、3份邻苯二甲酸二丁酯、2份磷酸三丙酯、15份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、2份偶联剂KH-550和50份去离子水置于烧杯中，在50℃下搅拌混合并在300W下超声分散15min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置8h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。

用丙酮处理玻纤表面，随后静置干燥，再按质量比1:10，将经丙酮洗涤之后的玻纤浸润至本发明制备的耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂中，控制牵引速率为50m/min，在50℃烘箱中烘3天，制备得改性玻纤，通过本发明制备的浸润剂浸润后的玻璃纤维浸润性好，表面张力为35mN/m，玻璃纤维断裂强度可达1550N。

Claims (1)

1.一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按质量比1:10，将玉米淀粉与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min，再在85～90℃下水浴加热1～2h，自然冷却至室温，制备得糊化玉米淀粉溶液；

（2）选取生石膏并置于250～300r/min下球磨3～5h，随后过100～120目筛，收集得生石膏粉末，按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的糊化玉米淀粉溶液、10～15份生石膏粉末、1～2份氯化镁和15～20份去离子水置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于125～130℃下油浴加热6～8h；

（3）待油浴加热完成后，对其抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液pH至7.0，随后将其置于65～70℃下干燥6～8h，碾磨制备得淀粉复合晶须颗粒，随后按质量比1:10，将偶联剂KH-550与淀粉复合晶须颗粒搅拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过100～110目筛，制备得改性淀粉复合晶须粉末；

（4）按重量份数计，分别称量45～50份聚乙酸乙酯乳液、2～3份邻苯二甲酸二丁酯、1～2份磷酸三丙酯、10～15份上述制备的改性淀粉复合晶须粉末、1～2份偶联剂KH-550和45～50份去离子水置于烧杯中，在45～50℃下搅拌混合并在200～300W下超声分散10～15min，随后停止加热并静置冷却至室温，在室温下静置6～8h，即可制备得一种耐摩擦玻璃纤维增强型浸润剂。