CN107417136A - 一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，所述浸润剂由硅烷偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、柔软剂、PH调节剂组成，各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下：(1)硅烷偶联剂0.5～3％、(2)润滑剂0.5～5％、(3)成膜剂A为2～10％、(4)成膜剂B为2～8％、(5)成膜剂C为1～8％、(6)柔软剂1.0～3.0％、(7)PH调节剂0.5～3％、(8)余量为去离子水，本发明浸润剂能够在玻璃纤维表面形成均匀且有韧性的保护膜，高速拉丝工艺下使用该浸润剂的玻璃纤维仍具有较高的耐磨性,与聚氨酯树脂相容性好、使用过程纱团无塌纱脱圈现象，并且后序制品的机械性高，能够满足市场及应用需求。
Description
技术领域
本发明属于玻璃纤维浸润剂领域，特别涉及一种新型的增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂。
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。浸润剂是一种玻璃纤维表面处理剂，玻璃纤维从漏板流出后通常需要用水性的浸润剂进行处理，赋予玻璃纤维良好的加工性能及其复合材料优异的力学性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，该浸润剂能够在玻璃纤维表面形成均匀且有韧性的保护膜，高速拉丝工艺下使用该浸润剂的玻璃纤维仍具有较高的耐磨性,与聚氨酯树脂相容性好、渗透速度快、纱线成带性良好、毛羽少，使用过程纱团无塌纱脱圈现象，并且后序制品的机械性高，能够满足市场及应用需求。
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浸润剂，其特征在于：所述浸润剂由硅烷偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、柔软剂、PH调节剂、去离子水组成，所述润滑剂为水溶性的改性烷基化合物乳液；所述成膜剂A为水溶性环氧乳液；所述成膜剂B为水溶性聚氨酯乳液；所述成膜剂C为乳液型的改性环氧乳液；所述柔软剂为水溶性聚乙二醇，各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下：
所述浸润剂的各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下：
所述的硅烷偶联剂是γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、乙烯基三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或几种的混合物。可选用的偶联剂有A-174、A-1100、A-187、KH-503、KH-570等，优选价格便宜的KH-570、A-1100质量比为2～5：1的混合物，最优选质量比KH-570：A-1100为4：1的混合物。浸润剂中的偶联剂必须起到桥梁的作用，在复合材料制备过程中能与纤维中的二氧化硅发生反应，形成化学键合，并能和聚合物基体发生反应，产生化学结合。
所述的润滑剂为水溶性的改性烷基化合物乳液，在拉丝过程中起润滑纤维表面、减少磨损作用。
所述的成膜剂A为水溶性环氧乳液，水溶性环氧乳液很多，本发明选用的是分子量较小的水溶性改性环氧乳液，平均粒径尺寸为0.1-0.3μm。
所述的成膜剂B为水溶性聚氨酯树脂乳液，本发明选用的是非离子型聚氨酯树脂乳液。
所述的成膜剂C为乳液型的改性环氧乳液，本发明选用的是环氧当量为1900-2100的双酚A型环氧乳液，乳液的粒径为800-1200nm。
所述的柔软剂，可选用聚乙二醇类。本发明优选PEG400，其分子量在380-420之间。
所述的PH值调节剂为酸，优选醋酸。pH值优选为4-6。
所述浸润剂通过以下方法制备获得：
(1)向预配制罐中加去离子水至总量的30％，开启配制罐搅拌机，缓慢加入偶联剂,搅拌30min,调整pH值至3.5～4.0,搅拌至溶液澄清透明无油花；
(2)将成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C各自分别用1-2倍质量的水搅拌稀释5min；
(3)将润滑剂用4-6倍质量的30-40℃水搅拌稀释，溶解后加入10倍冷水,当溶液温度降至30℃以下时,倒入配制罐中继续搅拌；
(4)将柔软剂用9-10倍质量的90-100℃水搅拌稀释冷却至室温后,加入余量的原料和去离子水,用冰醋酸调节pH值至5～6,继续搅拌5～10min,即得本发明的浸润剂。
与现有技术相比，本发明浸润剂能够在玻璃纤维表面形成均匀且有韧性的保护膜，高速拉丝工艺下使用该浸润剂的玻璃纤维仍具有高的耐磨性，与聚氨酯树脂相容性好、渗透速度快、纱线成带性良好、毛羽少，使用过程纱团无塌纱脱圈现象，并且后序制品的机械性高，能够满足市场及应用需求。
具体实施方式
下面通过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4：1，腾蛟公司生产，产品牌号分别为KH-570、A-1100；
所述的润滑剂为水溶性的改性烷基化合物乳液，购自宜兴市中和化工有限公司，产品牌号为BX005；
所述成膜剂A为水溶性环氧乳液，宜兴市中和化工有限公司，产品代号为P-70；
所述成膜剂B为非离子型聚氨酯树脂乳液，购自意大利COIM公司，产品名称代号为BX017；
所述成膜剂C为改性环氧乳液，选自于山东玻纤公司自主研发生产的化工原料，代号为BX103；
所述柔软剂为聚乙烯醇类，江苏省海安石油化工厂生产，产品代号为PEG400；
所述PH值调节剂为醋酸，购自宜兴市中和化工有限公司，产品牌号为冰醋酸。
下表1为具体的配方实例和按照本领域常规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(表2)。拉丝工艺为2400孔单拉1200Tex原丝，微波全开，时间120℃*14.5h烘制。
表1
上述实施例的测试结果如下：
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。
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。通过调整组分的相对含量，可以获得性能各异的产品，实施例3、4效果更佳。以上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 (5)
1.一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于：所述浸润剂由硅烷偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、柔软剂、PH调节剂、去离子水组成，所述润滑剂为水溶性的改性烷基化合物乳液；所述成膜剂A为水溶性环氧乳液；所述成膜剂B为水溶性聚氨酯乳液；所述成膜剂C为乳液型的改性环氧乳液；所述柔软剂为水溶性聚乙二醇，各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下：
2.如权利要求1所述一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下：
3.如权利要求1所述一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、乙烯基三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于：所述的pH调节剂为醋酸。
5.如权利要求1所述一种增强聚氨酯拉挤用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于：所述浸润剂通过以下方法制备获得：
(1)向预配制罐中加去离子水至总量的30％，开启配制罐搅拌机，缓慢加入偶联剂,搅拌30min,调整pH值至3.5～4.0,搅拌至溶液澄清透明无油花；
(2)将成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C各自分别用1-2倍质量的水搅拌稀释5min；
(3)将润滑剂用4-6倍质量的30-40℃水搅拌稀释，溶解后加入10倍冷水,当溶液温度降至30℃以下时,倒入配制罐中继续搅拌；
(4)将柔软剂用9-10倍质量的90-100℃水搅拌稀释冷却至室温后,加入余量的原料和去离子水,用冰醋酸调节pH值至5～6,继续搅拌5～10min,即得本发明的浸润剂。
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