CN110156346A - 一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 - Google Patents
一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110156346A CN110156346A CN201910445322.XA CN201910445322A CN110156346A CN 110156346 A CN110156346 A CN 110156346A CN 201910445322 A CN201910445322 A CN 201910445322A CN 110156346 A CN110156346 A CN 110156346A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- added
- prewired
- preparing tank
- wrapping formed
- surface modifiers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000003607 modifier Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 pyrrole alkyl ketone Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 3
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004841 bisphenol A epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 229940083254 peripheral vasodilators imidazoline derivative Drugs 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 abstract description 27
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tris[(dimethylamino)methyl]phenol Chemical compound CN(C)CC1=CC(CN(C)C)=C(O)C(CN(C)C)=C1 AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004278 EU approved seasoning Substances 0.000 description 1
- 241000233855 Orchidaceae Species 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000013500 performance material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005945 translocation Effects 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 208000016261 weight loss Diseases 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
- C03C25/28—Macromolecular compounds or prepolymers obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
- C03C25/28—Macromolecular compounds or prepolymers obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C03C25/30—Polyolefins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
- C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
- C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C03C25/328—Polyamides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
- C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C03C25/36—Epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/24—Coatings containing organic materials
- C03C25/40—Organo-silicon compounds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明涉及一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法，该缠绕成型玻璃纤维表面改性剂包含以下组分（各组分含量以质量百分比表示）：硅烷偶联剂为0.5%～1.5%；成膜剂A为15.0%～30.0%；成膜剂B为0.6%～1.2%；润滑剂A为0.3%～0.6%；润滑剂B为0.2%～0.5%，适量的表面张力改进剂和减阻剂，余量以去离子水补足，制备完成后表面改性剂固形物含量在12.0%～17.0%。本发明所述缠绕成型玻璃纤维表面改性剂可用于连续玻璃纤维成型过程的表面处理，经其进行表面处理过的玻璃纤维缠绕纱，可适用于各种玻纤增强塑料的缠绕成型工艺，用这种缠绕纱生产的玻纤增强塑料制品具有强度高、耐疲劳性能优异的特点。
Description
技术领域
本发明涉及连续增强玻璃纤维制造技术领域，所述的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂用于制造连续玻璃纤维过程中保护纤维和对纤维表面进行改性。
背景技术
缠绕成型生产玻璃纤维增强塑料(FRP)管或罐体，是FRP行业重要的一部分，每年大约有20％的玻璃纤维用于生产缠绕FRP制品，全世界每年生产70～90 万吨玻璃纤维缠绕纱。
FRP管道以其具有耐腐蚀、防污抗蛀、压损小和强度高等优点，得到广泛应用，采用纤维缠绕工艺生产的FRP管道，其比重在1.65-2.0，只有钢的1/4，但 FRP管的环向拉伸强度为180-300MPa，轴向拉伸强度为60-150MPa，近似合金钢，其比强度(强度/比重)是合金钢的2-3倍。
当玻璃形成25μm以下的纤维后，其单纤维拉伸强度可达3000MPa以上，实际的FRP制品往往只能达到纤维强度的1/10～1/5，考虑FRP材料中还含有强度相对较低的树脂基体或填料的影响因素，FRP材料也远没有将玻璃纤维的性能完全发挥出来。而影响玻璃纤维强度高这一性质完全在FRP材料中发挥出来的因素中，纤维表面处理的均一性是个重要的因素。
缠绕玻璃纤维纱的表面处理都是在拉丝过程中连同大量的水同时涂在纤维表面的，拉丝完成后都需经过烘干过程，而当前都是采用直接纱拉丝成型工艺，纱筒设定重量基本上都在15Kg以上，烘干过程中表面处理剂的化学成分会随着水分向纱筒表层的扩散，迁移到纱筒的表层，到达表层后，水分气化飞散了，但迁移到纱筒表层的表面处理剂化学成分则沉积下来，另一方面，表面化学处理剂中的各种成分，如成膜剂、润滑剂、硅烷等，随水分迁移到纱筒表层的速度是不一样的，这就造成纱筒中玻璃纤维的表面处理效果是不一样的，表面处理剂的含量和成分都有很大差异，这往往是缠绕制造FRP制品过程中形成薄弱环节的原因，使FRP制品强度大大低于理论上根据玻璃纤维性能所计算的强度。
一般的缠绕纱表面改性剂使用时固含量在7％以下，纱筒的水分达到10％以上，除引起纱筒在烘干过程中表面处理剂迁移问题外，在拉丝时，还会引起部分表面改性剂因拉丝机头的高速旋转离心作用被甩出，表面改性剂的利用率约55％～ 65％，造成大量浪费。
发明内容
本发明旨在提供一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法，其表面改性剂的固含量在12％～17％，在直接连续拉丝成型生产缠绕玻璃纤维纱时使用这种表面改性剂，可使缠绕玻璃纤维纱的水分降到6％左右，在烘干过程中的迁移大大降低，同时表面改性剂的利用率可提高到85％以上。
本发明的技术方案是：一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于固形物含量为12.0％～17.0％,其余是水，以质量百分比表示含有以下组分：
制备好的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的pH值为3.8～4.8。
本发明所述的pH调节剂为乙酸、柠檬酸中的一种或两者混用。
本发明所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ- 缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种。
本发明所述的成膜剂A为双酚A型环氧树脂乳液，环氧树脂的环氧当量在 250以下，乳液粒径在0.2～1.6μm。
本发明所述成膜剂B为一种水溶性的高分子，为一种聚乙烯吡咯烷基酮。
本发明所述的润滑剂A为聚乙二醇脂肪酸脂或聚乙二醇中的一种。
本发明所述的润滑剂B为脂肪酰胺缩聚物、烷基咪唑啉衍生物中的一种。
本发明所述的表面张力改进剂为氨烷基二甲基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基硅氧烷中的一种。
本发明的减阻剂为聚氧化乙烯。
本发明所述的表面改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴设定主配制罐的温度至25℃，然后在主配制罐内30％～40％的去离子水，主配制罐内温度为25℃±10℃；
⑵启动主配制罐的搅拌器，然后在主配制罐内加入规定量pH调节剂，在随后的配制过程中，一直保持搅拌；
⑶称量规定量的硅烷偶联剂，缓慢加入到主配制罐中，搅拌20分钟以上；
⑷称量规定量的成膜剂B，加入到预配制桶(罐)中，加入10～12倍的常温水，使用小型高剪切分散机搅拌，使其完全溶解，溶解完成后加入到主配制罐中，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑸称量规定量的成膜剂A，加入到主配制罐中；
⑹在一个预配制桶或罐内加入规定量的润滑剂A，倒入润滑剂A5-7倍的 70℃～80℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑺在一个预配制桶或罐内加入规定量的润滑剂B，倒入润滑剂B5-7倍的 70℃～80℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑻在一个预配制桶(或罐)内加入规定量表面张力改进剂，倒入30～40 倍的50℃～60℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，搅拌至溶液透明，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑼称量规定量的减阻剂，在在一个预配制桶或)内加入10倍减阻剂量的室温水，快速搅拌，慢慢加入减阻剂，待减阻剂完全溶解后，将溶液输入到主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑽取样测缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的固含量和pH值，确定满足规定要求之后再投入使用；
上述制备缠绕成型玻璃纤维表面改性剂步骤中，规定量是指根据需要的制备总量，按配方计算出相应化学成分所需要的量，制备所需的水全部用去离子水。
本发明选择合适种类和用量的成膜剂和硅烷，使纤维在烘干过程中，硅烷中硅原子上的水解形成的3个羟基与玻璃表面的氧原子缩合形成Si-O化学键，硅烷碳链上的环氧基团再与成膜剂发生交联反应，在玻璃纤维表面形成以化学键结合的有机高分子层，将玻璃的无机表面改性为有机物表面，当玻璃纤维制成FRP 后，增强了玻璃纤维与基体树脂的结合界面强度，从而提高了FRP制品力学性能。
本发明在表面改性剂中引入了表面张力改进剂，使表面改性剂的表面张力降低到40达因/cm以下(常温下水的表面张力为72达因/cm)，在拉丝时玻璃纤维与涂敷石墨辊接触时，表面改性剂能快速在纤维表面扩展，有效保护纤维。
本发明在表面改性剂中引入了减阻剂，减阻剂为聚氧化乙烯，分子结构为直链高分子，能够有效减少水性体系与管壁之间的摩擦，在纱筒水分减少的情况也，在拉丝时也能很好地保护玻璃纤维。
本发明所述的缠绕玻璃纤维表面改性剂，其按质量百分表含有以下组分：
制备好的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的pH值为3.8～4.8。
本发明所述的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，在拉丝过程对纤维进行表面处理时，固形物含量为12％～17％。
本发明所述的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，经其进行表面处理后的玻璃纤维绕成纱筒后，水分在7.5％以下。
本发明所述的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，在对玻璃纤维进行表面处理时，其加入量按固形物计算占表面处理后玻璃纤维质量比为0.4％～0.7％。
本发明所述的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，经其处理过的纤维，在 130℃～140℃烘干，纱筒中水分烘干后，再保温2～4小时。
具体实施方式
本发明所涉及的玻璃纤维表面改性剂，优选在使用连续直接纱拉丝工艺生产玻璃纤维缠绕纱时进行表面处理用。
本发明所涉及的玻璃纤维表面改性剂，优选对无碱玻璃纤维进行表面处理。
本发明实施例中，根据实际需求量，按权利要求10规定程序制备表面改性剂，测试固形物含量和pH值符合要求后，接入到实验台位的表面改性剂施加系统中，接入前要将管路清洗干净，以免表面改性剂受到污染。玻璃纤维表面改性剂的固含量采用失重法测试，取约3～5克表面改性剂，放在表面皿形状的一次性容器中，在110℃的烘箱中烘2小时，计算烘后未挥发质量占取样质量百分比值，得出固含量结果。
本发明实施例中，熔制好的无碱玻璃液从漏板孔嘴流出，经拉丝机高速牵引，拉细到约16μm，经14℃～18℃度的相对湿度在90％以上的风冷却到40℃以下，再经过石墨辊涂油器进行表面改性剂涂敷，然后根据需要将上千根玻璃单丝合成一束，成束的玻璃纤维绕到拉丝机头上，形成规则的圆柱桶形状，再经130℃～ 140℃热风烘干后，去掉表层部分，包装即为成品。
本发明实施例中，缠绕成型玻璃纤维纱的含水率测试依照GB/T 9914.1规定进行，表面改性剂含量测试依照GB/T 9914.2规定进行。
本发明实施例中，通过测试纱筒端面部分纱的表面改性剂含量，比较与纱筒内层表面改性剂含量的差异，来反映在烘干过程中因随水分迁移而引起的表面改性剂含量不均匀。具体做法是取圆柱形纱筒端面约3cm长的纱段约3～5g，按GB/T 9914.2标准规定测试其表面改性剂的含量，再取同一纱筒内层纱约3～5g，按 GB/T 9914.2标准规定测试，取两结果之差作为表面改性剂迁移测量结果。
本发明实施例中，通过按同等条件生产环氧树脂基FRP管，测试其力学性能，来衡量因表面处理剂不均引起的FRP性能差异。制样时使用1200Tex、16μm的 ECR玻璃纤维纱，以缠绕工艺生产内径为50mm、壁厚为4.5mm的环氧树脂基 FRP管；树脂体系为100份EP828，85份甲基四氢苯酐和1份三–(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)，缠绕完成后在90℃固化1小时后，升温到120℃固化0.5 小时，再升高到150℃固化1小时。
本发明实施例中，管件耐压实验和抗疲劳实验采用赛思特MPT-30-MP-A压力实验机进行实验，实验介质为水。耐压实验为加压到管件开始有渗漏、不能保压为止，开始渗漏前最高实验压力即为耐压值。耐疲劳实验压力为20MPa，实验介质为水，脉冲实验频次为10次/分，共实验5000次。
本发明实施例中，硅烷偶联剂选用信越化学(Shin-Etsu Chemical)的KBM403、迈图(Momentive Performance Materials)的COATOSIL 2287，成膜剂选用翰森化学(HEXION)的Epikote 3515-W-60A，成膜剂B选用亚氏兰特种化学(Ashland Specialty Chemical)的PVP K-60，润滑剂A选用南京钟山化工的400MO，润滑剂 B选用科凯化工(Pulcra Chemical)的KATAXTM6760L，表面张力改进剂选用陶氏化学(Dow Chemical)的TRITONTMCF-10，减阻剂选用陶氏化学(Dow Chemical) 的Polyox WSR-301，pH调节剂选用醋酸，用市售的冰醋酸化学试剂即可。各实例中上述成分具体配比见表1。
表1
使用上述实施例配比的表面改性剂处理后的玻璃纤维缠绕纱的特性及后续测试FRP管的物理性质见表2。
表2
注：检测FRP管的玻璃纤维含率为67％±1.5％。
从上面的数据可看出，使用本发明表面改性剂，在拉丝过程中能明显提高表面改性剂的利用率，经其处理后的玻璃纤维缠绕纱，制成FRP管后，力学性能大幅提高。
应当理解本说明书举例说明了与本发明有关的多个方面，没有呈现对本领域技术人员而言显而易见的某些方面，以简化本说明书。尽管已经列出某些实施例描述了本发明，但是本发明不限于所公开的特定实施例，对前述各实施例的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不脱离本发明之范围和精神。
Claims (10)
1.一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于固形物含量为12.0％～17.0％,其余是水，以质量百分比表示含有以下组分：
制备好的缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的pH值为3.8～4.8。
2.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的pH调节剂为乙酸、柠檬酸中的一种或两者混用。
3.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的成膜剂A为双酚A型环氧树脂乳液，环氧树脂的环氧当量在250以下，乳液粒径在0.2～1.6μm。
5.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述成膜剂B为一种水溶性的高分子，为一种聚乙烯吡咯烷基酮。
6.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的润滑剂A为聚乙二醇脂肪酸脂或聚乙二醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的润滑剂B为脂肪酰胺缩聚物、烷基咪唑啉衍生物中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的表面张力改进剂为氨烷基二甲基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、甲基硅氧烷中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂，其特征在于，所述的减阻剂为聚氧化乙烯。
10.如权利要求1所述的一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴设定主配制罐的温度至25℃，然后在主配制罐内30％～40％的去离子水，主配制罐内温度为25℃±10℃；
⑵启动主配制罐的搅拌器，然后在主配制罐内加入规定量pH调节剂，在随后的配制过程中，一直保持搅拌；
⑶称量规定量的硅烷偶联剂，缓慢加入到主配制罐中，搅拌20分钟以上；
⑷称量规定量的成膜剂B，加入到预配制桶(罐)中，加入10～12倍的常温水，使用小型高剪切分散机搅拌，使其完全溶解，溶解完成后加入到主配制罐中，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑸称量规定量的成膜剂A，加入到主配制罐中；
⑹在一个预配制桶或罐内加入规定量的润滑剂A，倒入润滑剂A5-7倍的70℃～80℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑺在一个预配制桶或罐内加入规定量的润滑剂B，倒入润滑剂B5-7倍的70℃～80℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑻在一个预配制桶(或罐)内加入规定量表面张力改进剂，倒入30～40倍的50℃～60℃的热水，以50-70rpm转速搅拌5分钟，搅拌至溶液透明，将预配制好的溶液输入主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑼称量规定量的减阻剂，在在一个预配制桶或)内加入10倍减阻剂量的室温水，快速搅拌，慢慢加入减阻剂，待减阻剂完全溶解后，将溶液输入到主配制罐，用0.3Kg～0.5Kg热水清洗预配制容器加入主配制罐；
⑽取样测缠绕成型玻璃纤维表面改性剂的固含量和pH值，确定满足规定要求之后再投入使用；
上述制备缠绕成型玻璃纤维表面改性剂步骤中，规定量是指根据需要的制备总量，按配方计算出相应化学成分所需要的量，制备所需的水全部用去离子水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910445322.XA CN110156346B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910445322.XA CN110156346B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110156346A true CN110156346A (zh) | 2019-08-23 |
| CN110156346B CN110156346B (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=67629108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910445322.XA Active CN110156346B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110156346B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105174750A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-23 | 巨石集团有限公司 | 一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂 |
| CN106348624A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-25 | 山东玻纤集团股份有限公司 | 一种喷射玻璃纤维用浸润剂及其制备方法 |
| CN107628758A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-26 | 常州创索新材料科技有限公司 | 一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法 |
| CN107640912A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-30 | 巨石集团有限公司 | 一种低退解张力玻璃纤维的制备方法和用途 |
| CN109320101A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-12 | 山东玻纤集团股份有限公司 | 一种汽车顶棚专用纱玻璃纤维浸润剂 |
-
2019
- 2019-05-27 CN CN201910445322.XA patent/CN110156346B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105174750A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-23 | 巨石集团有限公司 | 一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂 |
| CN106348624A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-25 | 山东玻纤集团股份有限公司 | 一种喷射玻璃纤维用浸润剂及其制备方法 |
| CN107628758A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-26 | 常州创索新材料科技有限公司 | 一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法 |
| CN107640912A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-30 | 巨石集团有限公司 | 一种低退解张力玻璃纤维的制备方法和用途 |
| CN109320101A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-12 | 山东玻纤集团股份有限公司 | 一种汽车顶棚专用纱玻璃纤维浸润剂 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110156346B (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1968907B (zh) | 用于长丝缠绕的环氧上胶组合物 | |
| CN104692674B (zh) | 玄武岩纤维专用环氧型浸润剂及其制备方法 | |
| Berg et al. | The role of sizing resins, coupling agents and their blends on the formation of the interphase in glass fibre composites | |
| CN104119644B (zh) | 用于变压器的封装材料 | |
| JP2020189984A5 (zh) | ||
| CN104089105A (zh) | 竹砂缠绕复合管的制备方法 | |
| CA1214659A (en) | Prestressing elements coated with plastics material, processes for producing them, and their use | |
| CN103742732B (zh) | 一种玻璃钢管道的制造方法 | |
| JP3255414B2 (ja) | ガラスサイズ剤組成物及びそれで被覆されたガラス繊維 | |
| CN112143006B (zh) | 一种制备环氧玻璃布绝缘筒的方法 | |
| CN105174750B (zh) | 一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂 | |
| CN109571994A (zh) | 玻璃钢管道及生产工艺 | |
| CN110156346A (zh) | 一种缠绕成型玻璃纤维表面改性剂及其制备方法 | |
| WO2007062812A1 (en) | Process for preparing a metal wire with a non-isocyanate polyurethane coating | |
| CN105038204B (zh) | 一种耐高温真空袋膜及其制备方法 | |
| CN101935186B (zh) | 石油测井仪器专用复合绝缘体组合物及制备方法 | |
| CN1318790C (zh) | 一种高压玻璃钢管及其生产工艺 | |
| CN101615774B (zh) | 电缆保护封闭罩及附件的生产工艺 | |
| CN112048151A (zh) | 一种用于拉挤成型工艺制备芳纶复合芯的树脂组合物 | |
| CN107225784A (zh) | 一种玻璃钢管道生产工艺 | |
| CN106348623A (zh) | 一种高压管道用玻璃纤维浸润剂及其制备方法 | |
| CN207518450U (zh) | 新能源电机定子的灌封装置 | |
| CN102002211A (zh) | 一种乙烯基酯树脂绝缘电力杆塔及其制造方法 | |
| CN104830262A (zh) | 一种用于非开挖修复技术的耐热环氧粘合剂及其制备方法 | |
| CN104565677A (zh) | 一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 271000 room 3520, building 1, Wanda Plaza, Taishan street, Taishan District, Tai'an City, Shandong Province Patentee after: Tai'an Shunmao New Materials Group Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 271000 No. 1915 and 1916, 19th floor, business office building, No. 8, Wanda Plaza, Taishan street, Tai'an City, Shandong Province Patentee before: SIMO NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |