CN113072308A - 一种低色度bmc玻纤浸润剂 - Google Patents

一种低色度bmc玻纤浸润剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂0.2‑1.2%，粘结剂5‑20%，润滑剂0.1‑1.5%，抗静电剂0.2‑1.0%，PH调节剂0.1‑0.9%，余量为水。使用本发明浸润剂生产的短切纤维具有制品色度低和色度好的优点，同时兼顾集束性好、短切性好、毛羽小以及在树脂糊中玻纤流动性好的优点。

Description

一种低色度BMC玻纤浸润剂
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体地，本发明涉及一种低色度BMC玻纤浸润剂。
背景技术
BMC是英文Bulk Molding Compound 的字首缩写，中文名称为团状模塑料或者聚酯料团。BMC是一种半干法制造玻璃纤维增强热固性制品的模压/注塑中间材料，由不饱和聚酯树脂、低收缩/低轮廓添加剂、引发剂、内脱模剂、矿物填料等预先混合成糊状，再加入增稠剂、着色剂等混合均匀后，放入专用的捏合釜中，对短切玻璃纤维进行充分捏合/浸渍，特殊使用材料需添加增稠过程，最终形成团/散装材料。
目前浸润剂是BMC用玻纤短切纱的关键技术，决定着制品强度和制品颜色。
BMC一般使用短切玻纤，浸润剂使用交联型PVAC，集束性差、色度差、毛丝大，与树脂结合性差、流动性不好，造成制品强度低、制品颜色差。
针对这一现状，需要研发出一种能够使BMC制品颜色好，满足BMC制品颜色要求高的高强度BMC玻纤浸润剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种低色度BMC玻纤浸润剂，使用本发
明浸润剂生产的短切纤维具有制品色度低和色度好的优点，同时兼顾集束性好、短切性好、毛羽小以及在树脂糊中玻纤流动性好的优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下质量百分含量的组分，偶联剂0.2-1.2%，粘结剂5-20%，润滑剂0.1-1.5%，抗静电剂0.2-1.0%，PH调节剂0.1-0.9%，余量为水。
进一步地，所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液，交联型聚酯乳液或聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液。 为了本领域技术人员能够更清楚的理解，对本条限定进行说明，本发明所述粘结剂有三种可选方案，一是选择聚醋酸乙烯乳液；二是选择交联型聚酯乳液；三是选择聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液三者的混合液。
进一步地，聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液和中高分子量的环氧乳液的质量比为1：1-2:1；其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液以各自的固含量计。
进一步地，所述的聚醋酸乙烯乳液的丙酮不溶率在60-90%之间，Tg在25-50℃之间；所述的中高分子量的环氧乳液的丙酮不溶率在30-60%之间，环氧当量在1500-3500g/eq之间，Tg在10-40℃之间；所述的交联型聚酯乳液的丙酮不溶率在10%-40%之间。
进一步地，所述的偶联剂使用下列一种或任意两种的组合：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙烷三甲氧基硅烷；
进一步地，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合，其质量比为2:3-3:4。
进一步地，所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂；所述阳离子表面活性剂选自可可胺醋酸酯、脂肪酰胺醋酸盐和烷基咪唑啉衍生物中的一种；所述蜡类润滑剂选用石蜡润滑剂。
进一步地，蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂的质量比为1:2-5。优选地，蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂的质量比为1:3。
进一步地，所述抗静电剂选自锂盐、氯化铵和十二烷基甲基氯化物中的一种。优选地，所述锂盐为氯化锂或硝酸锂。
进一步地，所述PH调节剂选自冰醋酸、柠檬酸、次磷酸中的一种。
本发明积极效果如下：
使用本发明的浸润剂生产的短切纤维，色度低、短切性好。使用本发明的浸润剂生产的短切纤维， BMC树脂糊流动性好，所制造的制品易上色，光洁度好。
具体实施方案
为对本发明的技术方案进行清楚、完善地描述，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，所有在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂为0.7%，PH调节剂柠檬酸0.45%，粘结剂为15%，润滑剂1.2%，抗静电剂氯化铵0.4%，余量为水。
所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液，其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的质量比为1:1.5:1；其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液以各自的固含量计。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，二者的质量比为3:4。
所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，二者质量比为1:3；其中蜡类润滑剂为石蜡润滑剂，阳离子表面活性剂为可可胺醋酸酯。
实施例2
本实施例提供了一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂为1.0%，PH调节剂柠檬酸0.3%，粘结剂为10%，润滑剂0.8%，抗静电剂十二烷基甲基氯化物0.8%，余量为水。
所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液，其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的质量比为1:1:1；其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液以各自的固含量计。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，二者的质量比为7:10。
所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，二者质量比为1:5；其中蜡类润滑剂为石蜡润滑剂，阳离子表面活性剂为烷基咪唑啉衍生物。
实施例3
本实施例提供了一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂为0.2%，PH调节剂次磷酸0.9%，粘结剂为20%，润滑剂0.1%，抗静电剂氯化锂1%，余量为水。
所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液，其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的质量比为1:2:1；其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液以各自的固含量计。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，二者的质量比为2:3。
所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，二者质量比为1:2；其中蜡类润滑剂为石蜡润滑剂，阳离子表面活性剂为脂肪酰胺醋酸盐。
实施例4
本实施例提供了一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂为1.2%，PH调节剂冰醋酸0.1%，粘结剂为8%，润滑剂1.5%，抗静电剂硝酸锂0.4%，余量为水。
所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，二者质量比为1:3；其中蜡类润滑剂为石蜡润滑剂，阳离子表面活性剂为烷基咪唑啉衍生物。
实施例5
本实施例提供了一种低色度BMC玻纤浸润剂，其包括以下质量百分含量的组分，偶联剂为1.0%，PH调节剂冰醋酸0.6%，粘结剂为5%，润滑剂1.1%，抗静电剂硝酸锂0.2%，余量为水。
所述粘结剂为交联型聚酯乳液。
所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，二者质量比为1:3；其中蜡类润滑剂为石蜡润滑剂，阳离子表面活性剂为可可胺醋酸酯。
本发明实施例1-5中，所述的聚醋酸乙烯乳液的丙酮不溶率在60-90%之间，Tg在25-50℃之间；所述的中高分子量的环氧乳液的丙酮不溶率在30-60%之间，环氧当量在1500-3500g/eq之间，Tg在10-40℃之间；所述的交联型聚酯乳液的丙酮不溶率在10-40%之间。
本发明提供的浸润剂交联度较大。主要通过加入聚醋酸乙烯乳液和交联型聚酯乳液将交联度控制在50-80%，保证玻纤与树脂糊混合过程中不开纤、玻纤在树脂糊中流动性好，玻纤与树脂相容性好。生产的BMC制品色度好。中高分子量的环氧乳液保证制品的强度。
本发明的粘结剂，是浸润剂中的重要组成成分之一，它对玻璃纤维起保护作用。增强型浸润剂所用的成膜剂可分为：聚酯树脂、聚醋酸乙烯乳液、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯五大类。本发明所用的粘结剂组成为聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液或聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液。该粘结剂在浸润剂配方中的总量为粘结剂的总量为5-20%。
优选地，本发明中，粘结剂采用聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液和中高分子量环氧乳液的组合，三者互相配合，互相补益，三者的含量决定了色度、制品强度。三者的含量都是以固含量计。
本发明浸润剂中，偶联剂的选择非常重要。本发明选择的为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂选择的可水解基通过水解后形成氢键，吸附于玻纤表面，再通过加热脱水在玻纤表面形成共价键的分子层。本发明中选用有利于增强BMC制品强度硅烷偶联剂。具体采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚丙烷三甲氧基硅烷的一种或两种组合。
本发明所使用的润滑剂优先选用阳离子润滑剂和蜡类润滑剂。选用的阳离子润滑剂为低色度、疏水、高分子量类，具有抗静电作用，可用于增加湿润滑，保证拉丝顺畅、不飞丝、不起毛。蜡类润滑剂的作用是赋予玻璃纤维柔软的手感、减少纤维摩擦。润滑剂的含量为0.1-1.5%为宜；
本发明中考虑到玻纤的耐候性，选用抗静电剂。抗静电剂可分为硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑类以及环氧乙烷衍生物。根据抗静电剂分子中的亲水基能否电离，分为离子型和非离子型两种。离子型抗静电剂根据电离后电荷的正负又分为阳离子型、阴离子型和量刑离子型。本发明采用季铵盐类阳离子抗静电剂，该抗静电剂对高分子材料有较强的吸附力，抗静电性能好；含量为0.2-1.0%；
本发明为了提高偶联剂的效能，在对偶联剂进行预分散时，加入PH调节剂。本发明PH调节剂选用冰醋酸、柠檬酸、次磷酸、三氟化硼乙醚络合物的一种。PH调节剂具有促进硅烷偶联剂水解和提高硅醇稳定性的双重效果。PH调节剂的含量为0.1-0.9% ；
本发明浸润剂所应用的树脂包括不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂。
本发明中的水优选的为去离子水。
本发明中，玻纤浸润剂可燃物含量为1.0-1.8%之间。从需要达到的性能和技术指标看，玻纤浸润剂最佳可燃物含量在1.3-1.8%之间。
本方法浸润剂一般通过常规方法可以制备。交联型聚酯乳液需通过乳化釜加工制得。
当偶联剂为两种组合时，两种硅烷偶联剂的处理方法如下：在一干净的容器中加入配制浸润剂总量40-50%的去离子水，加入适量的PH调节剂，PH在3-6时较好，搅拌状态下，缓慢加入一种偶联剂，水解至液面透明、无油斑。在搅拌状态下缓慢加入另一种偶联剂，水解至液面透明、无油斑。
粘结剂的处理：聚醋酸乙烯乳液和中高分子量的环氧树脂分别用1.5倍的去离子水稀释；交联型聚酯乳液用40-60℃的去离子水缓慢加入稀释。
润滑剂的处理方法: 阳离子表面活性剂用10-15倍左右的90℃以上的去离子水进行稀释；蜡类润滑剂用5倍的去离子水稀释。
抗静电剂的处理方法：用10-15倍左右的90℃以上的去离子水，将抗静电剂进行稀释。
本发明浸润剂在制备过程中，加料和混合顺序依次为：偶联剂、PH调节剂、粘结剂、润滑剂和抗静电剂。水在其中起到分散和溶解的作用。
以实施例1为例，对本发明制备过程进行说明。实施例1的制备过程包括以下步骤，
（1）将偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷，偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合，加入PH调节剂，使PH调节在3-6，混合均匀；
（2）加入粘结剂聚醋酸乙烯乳液，粘结剂交联型聚酯乳液和粘结剂中高分子量的环氧乳液，混合均匀；
（3）加入蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂，混合均匀；
（4加入抗静电剂氯化铵，混合均匀。
本发明浸润剂适用于不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂；其主要适用的玻璃配方为无碱玻璃纤维、ECR玻璃纤维、ADV玻璃纤维。拉丝漏板采用2000-2400孔铂铑合金漏板，原丝线密度300-500tex，两分拉或三分拉拉丝工艺；单丝直径12-15μm；原丝烘干工艺采用热风烘干或余热烘干，烘干时间10-17小时，烘干成膜温度120-135℃，烘干成膜时间5-10小时；
使用本发明的浸润剂生产的短切纤维，色度低、短切性好。使用本发明的浸润剂生产的短切纤维，BMC树脂糊流动性好，所制造的制品易上色，光洁度好。
本发明中使用了交联型聚酯乳液，可提高制品的外观光洁度。
本发明使用的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，可提高制品强度，制品易着色。
使用实施例1-5的浸润剂得到的BMC玻纤，对其进行测试，得到玻纤含量%和色度。测试过程为按照玻纤通用方式测试，原丝由330束玻纤单丝合股而成，单纤维直径控制在14μm，烘干采用热风烘干，烘干时间14小时，最终的产品是12mm短切纤维。测试结果如表1所示。
表1
Figure 640133DEST_PATH_IMAGE001
使用实施例1-5的浸润剂得到的BMC玻纤，对其进行测试物理强度等物理指标，测试结果见表2。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE002
通过以上表1和表2的数据可以看出，本发明的浸润剂应用于BMC玻纤，通过浸润剂特定的原料选择和配方，可生产出对BMC制品颜色要求的高强度BMC制品。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：包括以下质量百分含量的组分，偶联剂0.2-1.2%，粘结剂5-20%，润滑剂0.1-1.5%，抗静电剂0.2-1.0%，PH调节剂0.1-0.9%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述粘结剂为聚醋酸乙烯乳液，交联型聚酯乳液或聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液的混合液。
3.根据权利要求2所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液和中高分子量的环氧乳液的质量比为1：1-2:1；其中聚醋酸乙烯乳液、交联型聚酯乳液与中高分子量的环氧乳液以各自的固含量计。
4.根据权利要求3所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述的聚醋酸乙烯乳液的丙酮不溶率在60-90%之间，Tg在25-50℃之间；所述的中高分子量的环氧乳液的丙酮不溶率在30-60%之间，环氧当量在1500-3500g/eq之间，Tg在10-40℃之间；所述的交联型聚酯乳液的丙酮不溶率在10-40%之间。
5.根据权利要求1所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述的偶联剂使用下列一种或任意两种的组合：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙烷三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求5所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合，其质量比为2:3-3:4。
7.根据权利要求1所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述润滑剂为蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂；所述阳离子表面活性剂选自可可胺醋酸酯、脂肪酰胺醋酸盐和烷基咪唑啉衍生物中的一种；所述蜡类润滑剂选用石蜡润滑剂。
8.根据权利要求7所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：蜡类润滑剂和阳离子表面活性剂的质量比为1:2-5。
9.根据权利要求1所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述抗静电剂选自锂盐、氯化铵和十二烷基甲基氯化物中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种低色度BMC玻纤浸润剂，其特征在于：所述PH调节剂选自冰醋酸、柠檬酸和次磷酸中的一种。
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