CN109912236A

CN109912236A - 一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂

Info

Publication number: CN109912236A
Application number: CN201910258683.3A
Authority: CN
Inventors: 江山; 姚云剑; 李军
Original assignee: SICHUAN FIBERGLASS GROUP CO Ltd
Current assignee: SICHUAN FIBERGLASS GROUP CO Ltd
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明公开了一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的4‑8％，其余为去离子水；所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，40‑60％的环氧树脂乳液，10‑30％的水性聚氨酯树脂，10‑30％的水溶性环氧树脂，5‑20％的阳离子润滑剂，5‑10％的硅烷偶联剂，5‑10％的润湿剂，1‑5.5％有机酸，1‑3％抗静电剂。采用本发明的浸润剂制备的玄武岩纤维丝，其表面附着有聚氨酯树脂、环氧树脂等，将该玄武岩纤维应用到环氧树脂、聚氨酯树脂中，玄武岩纤维在环氧树脂、聚氨酯基材中的浸透性好，增强基材强度。

Description

一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂

技术领域

本发明属于玄武岩纤维制备技术领域，具体涉及一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂。

背景技术

玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一，实现工业化生产。玄武岩连续纤维在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

浸润剂、原材料及配方技术是体现各类玄武岩制品(包括纱、布、毡)内在质量的最关键技术，也是玄武岩生产中必不可少的工业消耗品。随着玄武岩产业在国内的迅猛发展，越来越多的厂家意识到玄武岩制品的竞争很大程度上依赖于浸润剂原材料及配方技术，由于该技术直接关系到各类玄武岩制品内在质量，已经成为各大玄武岩生产企业保持可持续发展的核心竞争力之一。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的4-8％，其余为去离子水；所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，40-60％的环氧树脂乳液，10-30％的水性聚氨酯树脂，10-30％的水溶性环氧树脂，5-20％的阳离子润滑剂，5-10％的硅烷偶联剂，5-10％的润湿剂，1-5.5％有机酸，1-3％抗静电剂。

进一步的，所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的4％，所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，40％的环氧树脂乳液，10％的水性聚氨酯树脂，20％的水溶性环氧树脂，10％的阳离子润滑剂，10％的硅烷偶联剂，7％的润湿剂，1％有机酸，2％抗静电剂。

进一步的，所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的5％，所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，50％的环氧树脂乳液，18％的水性聚氨酯树脂，10％的水溶性环氧树脂，5％的阳离子润滑剂，5％的硅烷偶联剂，8％的润湿剂，3％有机酸，1％抗静电剂。

进一步的，所述环氧乳液由环氧当量为210-240的环氧树脂乳化而成。在浸润剂中加入环氧树脂，在玄武岩纤维的表面形成环氧树脂薄膜，保护玄武岩纤维的表面，减少玄武岩纤维表面的羽化。

进一步的，所述水性聚氨酯树脂具有的高强度、耐磨性、高弹性等优异性能。由于其具有高极性及高化学性能的氨酯基团，对相对化学惰性大的热塑性材料具有很强的粘结力及界面结合能力，水性聚氨酯树脂附着在玄武岩纤维的表面，将该玄武岩纤维应用到环氧树脂、聚氨酯树脂基体材料中，可增强玄武岩纤维与基体材料的连接强度，增强复合材料的强度。并且在拉丝过程中，附着在纤维丝表面的水性聚氨酯，可增强纤维丝的断裂强度，提高玄武岩纤维的可加工性能。

进一步的，所述水性环氧树脂为环氧当量210～240的双酚A型环氧树脂。低分子量的水性环氧树脂在浸润剂中起到粘结作用，使得纤维能获得较好的集束性，提高玄武岩纤维的加工性能。

进一步的，所述的润湿剂为PEG水溶液，其中PEG为聚乙二醇的缩写，聚乙二醇具有良好的保湿效果，使玄武岩纤维在使用过程中，不易干燥起毛羽。

进一步的，所述的有机酸为冰醋酸。通过冰醋酸调节硅烷偶联剂水解时去离子水的pH值，使得硅烷偶联剂在pH值3-7的酸性条件下进行水解，较优选的，将去离子水的pH值控制在4-5之间。

在本发明中，所述阳离子润滑剂是由阳离子软片经乳化制得，具有良好的拉丝润滑性和部分抗静电作用。

进一步的，所述的抗静电剂为氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种。

本发明的浸润剂的制备方法为：

(1)按上述配方比例称硅烷偶联剂，将偶联剂稀释在水中，将秤取的偶联剂溶解在去离子水中，水解1小时。其中，在加入硅烷偶联剂之前，用有机酸调节去离子水的pH值至5。

(2)预先在反应釜中加入浸润剂总量的20％的去离子水；开启搅拌器，向反应釜中加入环氧树脂乳液；再依次加入稀释后的水溶性环氧树脂、稀释后的水性聚氨酯树脂，稀释后阳离子润滑剂、稀释后的润湿剂，稀释后的抗静电剂，搅拌均匀。

(3)再将步骤(1)水解好的硅烷偶联剂加入反应釜中，搅拌均匀。

(4)按固含物的比例，向反应釜中加入余量去离子水，搅拌30分钟，即得到本发明的浸润剂。

采用本发明的浸润剂制得的玄武岩纤维，其原丝经烘箱烘干后，玄武岩纤维丝表面的水性聚氨酯树脂提高了纤维丝的耐磨性。原丝在经过烘箱烘干后，附着在纤维丝表面的浸润剂增加原丝的集束性，便于后续加工。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的浸润剂中包括水性聚氨酯树脂，可提高纤维丝所述断裂强度，水性聚氨酯树脂中具有氨基基团，氨基基团与玄武岩纤维的表面具有较强的结合力，增加浸润剂与纤维丝的结合性能。在本发明的浸润剂中，环氧树脂能起到粘结的作用，提高玄武岩纤维丝的集束性。

将本发明的浸润剂应用到玄武岩纤维丝中，玄武岩纤维丝的拉丝性能好，集束性好，断裂强度高。

采用本发明的浸润剂制备的玄武岩纤维丝，其表面附着有聚氨酯树脂、环氧树脂等，将该玄武岩纤维应用到环氧树脂、聚氨酯树脂中，玄武岩纤维在环氧树脂、聚氨酯基材中的浸透性好，增强基材强度。

具体实施方式

表1浸润剂的固含物含量

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						固含物	4％	5％	8％	4％	7％

表2实施例中浸润剂固含物的成分含量

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						环氧树脂乳液	40％	50％	60％	40％	40％
水性聚氨酯树脂	10％	18％	10％	20％	30％
						水溶性环氧树脂	20％	10％	10％	10％	10％
阳离子润滑剂	10％	5％	5％	7％	5％
						硅烷偶联剂	10％	5％	5％	6％	7％
润湿剂	7％	8％	5％	10％	5％
						有机酸	1％	3％	2％	5.5％	2％
抗静电剂	2％	1％	3％	1.5％	1％

需说明的是，在本申请的实施例1-5中，环氧树脂乳液指的环氧当量在210～240的双酚A型环氧树脂经乳剂乳化而成，其中乳化剂的重量为环氧树脂乳液的20％。

在本申请的实施例中，所用到的原料来源如下所示，

环氧树脂乳液：产品代号201H，常州美克莱复合材料有限公司；

水溶性环氧树脂：产品代号201，常州美克莱复合材料有限公司；

水性聚氨酯树脂：产品代号6051，常州美克莱复合材料有限公司；

阳离子润滑剂：由阳离子软片乳化而得，其中阳离子软片的产品代号615，生产厂家常州美克莱复合材料有限公司；

润湿剂：产品代号366，西安友基复合材料有限公司；

硅烷偶联剂：产品代号KH-570，丹阳市有机硅材料实业公司；

有机酸：在本申请的实施例中，所用的有机酸为冰醋酸，成都市科龙化工试剂厂；

抗静电剂，在本实施1-5，所用到的抗静电试剂为氯化铵，湖北双环科技股份有限公司。

浸润剂的制备：

按上述表格中的配比配置各组分，具体的浸润剂的制备方法如下所示：

(1)称KH-570硅烷偶联剂，用有冰醋酸调节去离子水的pH值至5；按偶联剂：去离子水＝1:20的比例，将秤取的硅烷偶联剂溶解在去离子水中，水解1小时。

(2)预先在反应釜中加入浸润剂总量的20％的去离子水；开启搅拌器，向反应釜中加入环氧树脂乳液；秤取水溶性环氧树脂，按水溶性环氧树脂：去离子水＝1:5，稀释后加入反应釜中；再称取水性聚氨酯树脂，按水性聚氨酯树脂：去离子水＝1:5，稀释后加入反应釜中；秤取阳离子润滑剂，按阳离子润滑剂：去离子水＝1:5稀释后加入反应釜中；称取润湿剂，按润湿剂：去离子水＝1:5稀释后加入反应釜中；称取抗静电剂，按抗静电剂：去离子水＝1:5稀释后加入反应釜中，搅拌均匀。

(3)将步骤(1)水解好的硅烷偶联剂加入反应釜中，搅拌均匀。

(4)按固含物的比例，向反应釜中加入余量去离子水，搅拌30分钟，得到本发明实施例1-5的浸润剂。

分别取实施例1-5的配方制备的浸润剂10公斤，将浸润剂应用于玄武岩纤维拉丝工艺中，其中，在池窑中熔制玄武岩，拉丝过程中所用到的漏板为800孔；得到的丝饼于135℃下烘干18小时，制得玄武岩纤维丝，分别测试实施例1-5的浸润剂制备的玄武岩纤维丝样品，以及现有的浸润剂制备的玄武岩纤维的物理性能，其结果如下表3所示：

表3玄武岩纤维的物理性能比较

需说明的是，在上述表中，毛羽的单位为根，其测量方式为统计纤维丝端面的毛羽数量。断裂强度指的是浸胶纱强度，比照ASTM D2343玻璃纤维的试样的制作和拉伸强度的测定。

在本发明的实施例1-5中，玄武岩纤维的密度为1200tex。从上述表中可以得出，采用本发明的浸润剂制备的玄武岩纤维的具有拉丝作业性好，集束性好，断裂强度高等优点。并且从上述表中可以得出，本申请的实施例1-5的上述实施例1-5证明，通过合理的筛选浸润剂的原料，浸润剂各原料的配比，可以制备出性能优异的玄武岩纤维。

Claims

1.一种用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的4-8％，其余为去离子水；

所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，40-60％的环氧树脂乳液，10-30％的水性聚氨酯树脂，10-30％的水溶性环氧树脂，5-20％的阳离子润滑剂，5-10％的硅烷偶联剂，5-10％的润湿剂，1-5.5％有机酸，1-3％抗静电剂。

2.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的4％，所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，40％的环氧树脂乳液，10％的水性聚氨酯树脂，20％的水溶性环氧树脂，10％的阳离子润滑剂，10％的硅烷偶联剂，7％的润湿剂，1％有机酸，2％抗静电剂。

3.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂的固含物占所述浸润剂总质量的5％，所述固含物包括以下组份，以所述固含物的总质量为100％计，50％的环氧树脂乳液，18％的水性聚氨酯树脂，10％的水溶性环氧树脂，5％的阳离子润滑剂，5％的硅烷偶联剂，8％的润湿剂，3％有机酸，1％抗静电剂。

4.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述环氧乳液由环氧当量为210-240的环氧树脂乳化而成。

5.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述水性环氧树脂为环氧当量210～240的双酚A型环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述润湿剂为PEG水溶液。

7.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述有机酸为冰醋酸。

8.根据权利要求1所述的用于拉挤、缠绕玄武岩纤维的浸润剂，其特征在于：所述抗静电剂为氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种。