CN111285624A - 一种玻璃纤维抗静电组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维抗静电组合物，属于玻璃纤维表面处理技术领域，该抗静电组合物包括1～35质量份的抗静电剂、55～99质量份的极性有机溶剂、0.02～1质量份的润湿剂；其中，所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。本发明还涉及所述抗静电组合物在制备抗静电玻璃纤维方面的应用。与现有技术相比，本发明不仅可实现抗静电剂的均匀涂覆，显著提升玻璃纤维的抗静电性能，还可避免现有抗静电剂水分不易挥发降低玻璃纤维分散性从而影响产品质量的问题。

Description

一种玻璃纤维抗静电组合物及其应用

技术领域

本发明属于玻璃纤维表面处理技术领域，具体涉及一种玻璃纤维抗静电组合物，以及该抗静电组合物在制备抗静电玻璃纤维方面的应用。

背景技术

静电一般通过摩擦引起的电荷重新分布而形成，其危害起因于静电力和静电火花，最严重的静电放电会引起可燃物的起火和爆炸，导致重大的人员伤亡和财产损失事故，静电的积累与材料的性质有关，材料的绝缘性能越好，越容易产生静电。

玻璃纤维是一种绝缘性能较好的复合材料，为了减少或避免其表面的静电积累，生产过程中，通常要在其表面涂覆一薄层抗静电剂；目前常见的玻璃纤维外涂抗静电剂，在使用前，需先将其充分分散于纯水中，再通过导管输送至涂油辊上，最终涂敷于玻璃纤维的外表面。由于多数抗静电剂含有分子量较大的有机基团，因而在水中分散的效果不是很好，加之水与玻璃纤维表面的浸润剂涂层相容性不高，因而涂覆效果不够理想；又由于表面张力的作用，抗静电剂容易堆积在玻璃纤维表面的部分地方，其余位置则不能被有效涂覆；以上缺陷，导致产品的抗静电效果差。另外，由于水分不易挥发，增加了后道工序的处理时间和处理难度，大大降低了生产效率。

基于以上原因，有必要开发一种涂覆率高、涂覆效果好、后续处理工艺简单迅速的玻璃纤维表面涂覆抗静电组合物。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃纤维抗静电组合物及其应用。本发明的玻璃纤维抗静电组合物在玻璃纤维表面的涂覆率高、涂覆均匀性好、附着性能强；而且该玻璃纤维抗静电组合物的溶剂在玻璃纤维表面的残存时间短，有利于玻璃纤维束的分散性，提升玻璃纤维在使用过程中的短切性能；此外，该玻璃纤维抗静电组合物生产成本低、经济实用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种玻璃纤维抗静电组合物，该组合物包括1～35质量份的抗静电剂、55～99质量份的极性有机溶剂、0.02～1质量份的润湿剂；其中，所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

极性有机溶剂作为溶解抗静电剂的主要溶剂，能够完全溶解抗静电剂，而且极性有机溶剂与玻璃纤维表面的浸润剂涂层相容性较高，因而涂覆率较高、涂覆均匀性较好。此外，具有挥发性的极性有机溶剂，能保证玻璃纤维表面残存的溶剂迅速挥发，减少其在玻璃纤维表面残存时间，降低玻璃纤维丝束间的粘连性、提高其分散性，有利于减少玻璃纤维丝线之间的并条现象，提升后续使用过程中的短切性能。

炔二醇乙氧基化合物作为润湿剂，有利于提高抗静电剂涂覆玻璃纤维过程中的附着性能，使抗静电剂更容易均匀涂覆到玻璃纤维外表面，有利于提升玻璃纤维的质量。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括5～30质量份的抗静电剂、65～95质量份的极性有机溶剂、0.05～0.8质量份的润湿剂；其中，所述抗静电剂为阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

本发明选用的阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠和硝酸锂等几种抗静电剂的抗静电性能均比较好，能溶解于极性有机溶剂，形成均匀的分散相，可进一步提高涂覆效果，另外，以上几种抗静电剂对玻璃纤维几乎无腐蚀性，对玻纤后道加工性能影响较小；除此之外，上述抗静电剂对喷涂设备同样几乎无腐蚀性，有利于延长涂覆设备的使用寿命。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括10～25质量份的抗静电剂、75～90质量份的极性有机溶剂和0.05～0.5质量份的润湿剂；其中，所述抗静电剂为阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

优选的，所述阳离子型抗静电剂为季铵盐型抗静电剂。

优选的，所述阳离子型抗静电剂为烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、氯苄铵鎓盐中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述非离子型抗静电剂为山梨糖醇、乙醇酰胺、脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯烷醇酰胺中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述炔二醇乙氧基化合物为DYNOL 607、DYNOL 604、Surfynol 465中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述抗静电组合物还包括10～30质量份的纯水。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括1～35质量份的抗静电剂、55～99质量份的极性有机溶剂、0.02～1质量份的润湿剂；其中，所述抗静电剂为阳离子抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂为挥发性极性有机溶剂。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括5～30质量份的抗静电剂、65～95质量份的极性有机溶剂、0.05～0.8质量份的润湿剂；其中，所述抗静电剂为季铵盐型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括10～25质量份的抗静电剂、75～90质量份的极性有机溶剂和0.05～0.5质量份的润湿剂；其中，所述抗静电剂为烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、氯苄铵鎓盐、山梨糖醇、乙醇酰胺、脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯烷醇酰胺、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为DYNOL 607、DYNOL 604、Surfynol 465中的一种或任意几种的混合物；所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括1～35质量份的抗静电剂、55～99质量份的极性有机溶剂、0.02～1质量份的润湿剂、10～30质量份的纯水；其中，所述抗静电剂为阳离子抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂为挥发性极性有机溶剂。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括5～30质量份的抗静电剂、65～95质量份的极性有机溶剂、0.05～0.8质量份的润湿剂、10～30质量份的纯水；其中，所述抗静电剂为季铵盐型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述的玻璃纤维抗静电组合物包括10～25质量份的抗静电剂、75～90质量份的极性有机溶剂和0.05～0.5质量份的润湿剂、10～30质量份的纯水；其中，所述抗静电剂为烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、氯苄铵鎓盐、山梨糖醇、乙醇酰胺、脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯烷醇酰胺、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为DYNOL 607、DYNOL 604、Surfynol 465中的一种或任意几种的混合物；所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

作为本发明的第二个方面，提供了一种所述玻璃纤维抗静电组合物在制备抗静电玻璃纤维方面的应用。

本发明的玻璃纤维抗静电组合物在玻璃纤维表面的涂覆率高、涂覆均匀性好、附着性能强；而且该玻璃纤维抗静电组合物在玻璃纤维表面的残存时间短，有利于玻璃纤维束的分散性，提升玻璃纤维在使用过程中的短切性能；此外，本发明的玻璃纤维抗静电组合物所用试剂价格低廉，有利于降低生产成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进一步进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的玻璃纤维抗静电组合物的实施例的具体配方如下所示，此外，还列举了对比例的具体配方，对比例中的没有加入具有挥发性的极性有机溶剂，而是选用水做为溶解抗静电剂的溶剂。

实施例1

将5质量份十六烷基三甲基溴化铵、0.1质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于95质量份乙醇中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例2

将15质量份十六烷基三甲基溴化铵、0.05质量份Surfynol 465型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于55质量份乙醇和30质量份水组成的混合溶剂中，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例3

将30质量份十二烷基二甲基溴化铵、0.8质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于50质量份乙醇和20质量份丙酮组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例4

将20质量份椰油酸二乙醇酰胺、1质量份Surfynol 465型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于40质量份乙醇和50质量份丙酮组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例5

将10质量份聚氧乙烯烷醇酰胺、0.1质量份Dynol604型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于35质量份丙酮和40质量份乙醚组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例6

将25质量份聚氧乙烯烷醇酰胺、0.5质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于80质量份乙酸乙酯中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例7

将10质量份椰油酸二乙醇酰胺、5质量份硫酸钠和0.3质量份Surfynol 465型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于由20质量份水和65质量份丙酮组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例8

将10质量份硝酸锂、0.02质量份Dynol604型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于10质量份水和80质量份丙酮组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例9

将1质量份椰油酸二乙醇酰胺、0.1质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于60质量份乙醇中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例10

将30质量份十六烷基三甲基溴化铵、5质量份硝酸锂和0.5质量份Surfynol 465型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于由20质量份水和75质量份丙酮组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例11

将15质量份聚氧乙烯烷醇酰胺、10质量份十二烷基二甲基溴化铵、0.8质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于54质量份乙醇和45质量份乙腈组成的混合溶剂中，充分混匀，然后涂覆于玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

实施例12

将30质量份十二烷基二甲基溴化铵、0.5质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物、0.5质量份DYNOL 604型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于90质量份乙酸乙酯中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

对比例1

将5质量份十六烷基三甲基溴化铵、0.1质量份DYNOL 607型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于95质量份纯水中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

对比例2

将15质量份十六烷基三甲基溴化铵、0.1质量份Surfynol 465型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于由75质量份纯水中，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

对比例3

将30质量份十二烷基二甲基溴化铵、0.1质量份Dynol604型炔二醇乙氧基化合物完全溶解于70质量份纯水中，充分混匀，然后涂覆至玻璃纤维喷射纱外表面上，至溶剂完全挥发后，对其进行性能检测。

抗静电性能采用国家标准GB/T 36494-2018《玻璃纤维无捻粗纱静电性的测定》中的静电压半衰期法进行测定，静电半衰期越小，表示产生的静电越少，玻璃纤维抗静电性越好。

硬挺度采用国家标准GB/T 7690.4-2013《增强材料纱线试验方法第4部分:硬挺度的测定》中的硬挺度测试方法进行测定，硬挺度越高，表示外涂抗静电剂对玻纤性能的不良影响越小。

毛羽是决定玻璃纤维质量的重要指标，在本专利中，采用的测定方法为：将7000m长的涂覆抗静电组合物的玻璃纤维无捻粗纱，以200m/min的速度穿过密封的摩擦装置后，收集玻璃纤维无捻粗纱表面因摩擦掉落的毛羽，称重；毛羽重量越低，表示玻璃纤维越不易产生毛羽，产品质量也就越好。

分散性用于表示组成玻璃纤维无捻粗纱的纱线之间可散开的程度，玻璃纤维无捻粗纱经过短切后，每根纱线都可分开，不粘连，则玻璃纤维粗纱的分散性最好，此时分散性得分为5分；当玻璃纤维无捻粗纱整股粘连不分散时，分散性最差，此时得分最为0分；分散性得分越高，表示玻璃纤维无捻粗纱的分散性越好；本发明中，分散性的测试方法为：用短切机将200米长的玻璃纤维无捻粗纱，切成50mm长的短切纱，让其掉落至下方的容器中，数出分散开的短切纱根数，再计算分散开的短切纱根数占总短切纱根数的比值，将计算的比值乘以5，即得分散性分数。

对实施例1～12和对比例1～3的进行上述性能的检测，其测试数据如表1所示。

表1实施例和对比例性能测试结果

表1实施例和对比例性能测试结果(续)

实施例1～12的抗静电组合物中均加入了具有挥发性的极性有机溶剂，而对比例1～3中只加入水做溶剂。从表1中的数据可看出，实施例1～12抗静电组合物对玻璃纤维分散性的影响整体上优于对比例1～3；实施例1～12中的抗静电组合物所涂覆玻璃纤维的硬挺度、毛羽质量和抗静电性能均比对比例1～3好；其中以实施例7所述的抗静电组合物综合性能最佳，易于推广和应用。

本发明的玻璃纤维抗静电组合物，采用极性有机溶剂作为溶解抗静电剂的主要溶剂，能够完全溶解抗静电剂，而且极性有机溶剂与玻璃纤维表面的浸润剂涂层相容性较高，因而涂覆率较高、涂覆均匀性较好。此外，极性有机溶剂具有挥发性，能保证玻璃纤维表面残存的溶剂迅速挥发，减少其在玻璃纤维表面残存时间，降低玻璃纤维丝束间的粘连性、提高其分散性，减少玻璃纤维丝束间的并条现象，从而提升后续使用过程中的短切性能。本发明还采用炔二醇乙氧基化合物作为润湿剂，有利于提高抗静电剂涂覆玻璃纤维过程中的附着性能，使抗静电剂更容易均匀涂覆到玻璃纤维外表面，有利于提升玻璃纤维的质量。此外，本发明的玻璃纤维抗静电组合物所用试剂价格低廉，有利于降低生产成本。

最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例记载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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，包括1～35质量份的抗静电剂、55～99质量份的极性有机溶剂、0.02～1质量份的润湿剂；

其中，所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

2.根据权利要求1所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，包括5～30质量份的抗静电剂、65～95质量份的极性有机溶剂、0.05～0.8质量份的润湿剂；

其中，所述抗静电剂为阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

3.根据权利要求1所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，包括10～25质量份的抗静电剂、75～90质量份的极性有机溶剂、0.05～0.5质量份的润湿剂；

其中，所述抗静电剂为阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂、硫酸钠、硝酸锂中的一种或任意几种的混合物；所述润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；所述极性有机溶剂具有挥发性。

4.根据权利要求2或3所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于：所述阳离子型抗静电剂为季铵盐型抗静电剂。

5.根据权利要求2或3所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于：所述阳离子型抗静电剂为烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、氯苄铵鎓盐中的一种或任意几种的混合物。

6.根据权利要求2或3所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于：所述非离子型抗静电剂为山梨糖醇、乙醇酰胺、脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯烷醇酰胺中的一种或任意几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，所述极性有机溶剂为乙醇、乙醚、乙酸乙酯、乙腈和丙酮中的一种或任意几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，所述炔二醇乙氧基化合物为DYNOL 607、DYNOL 604、Surfynol 465中的一种或任意几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的玻璃纤维抗静电组合物，其特征在于，所述抗静电组合物还包括10～30质量份的纯水。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的玻璃纤维抗静电组合物在制备抗静电玻璃纤维方面的应用。