CN113860760A - 一种耐老化玻璃纤维用浸润剂及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种耐老化玻璃纤维用浸润剂,该浸润剂包含有效组分和水;所述有效组分质量占浸润剂总质量的2.1~12.7%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:硅烷偶联剂0.2~1.2%,成膜剂1.2~6.0%,交联剂0.3~2.5%,润滑剂0.1~1.5%,抗水解剂0.1~0.5%,光稳定剂0.05~0.25%,抗氧化剂0.15~0.75%。采用该浸润剂涂覆生产的玻璃纤维无捻粗纱,毛羽量少,加工性能优异,与尼龙树脂相容性好,制得的复合材料力学性能优异,同时具有良好的耐水解、抗紫外老化、抗热氧老化性能,满足市场及应用需求。

Description

一种耐老化玻璃纤维用浸润剂及其制备和应用
技术领域
本申请涉及玻璃纤维生产制造技术领域,特别涉及一种耐老化玻璃纤维用浸润剂以及该浸润剂的制备方法和应用,尤其适用于增强尼龙树脂。
背景技术
尼龙(PA)属于聚酰胺类,主要由二元酸与二元胺,或由氨基酸经缩聚而成。PA为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂。其软化点高、耐热、磨擦系数低、耐磨损、耐油、耐弱酸、耐碱;自润滑性、吸震性和消音性、电绝缘性好,有自熄性,无毒、无臭,耐候性好,染色性差,尼龙树脂机械性能高,有较高的抗拉伸强度和良好的冲击韧性,可在-45~100℃范围内使用。为充分发挥PA的优势,工业上通常需要对树脂进行改性。目前,玻璃纤维增强功能化已被证实是一种提高PA综合性能的改性方法。采用玻璃纤维增强PA复合材料具有较低的密度、低廉的价格以及可循环使用等优点,同时改性复合材料具有更高的机械性能、硬度、负荷变形温度以及更好的尺寸稳定性,从而满足不同领域的需求。但随着材料行业的深入发展,玻璃纤维增强PA复合材料在不断拓展应用领域的过程中,在高温、高湿、日照雨淋的恶劣环境下,其材料本身特性的限制也越来越明显,尤其是其耐水解、耐紫外老化、耐热氧老化性能有待进一步的提高,在高温高湿、日照雨淋的条件下,复合材料容易发生断链反应,造成材料降解,力学性能下降,复合材料的使用寿命也大幅下降。这也限制了玻纤增强PA复合材料在高温高湿、日照雨淋条件下的应用,比如汽车制件、散热器水箱、引擎罩、进气管,高铁铁轨扣板、绝缘轨距块等。
因此,通过开发一种耐老化玻璃纤维浸润剂,提高玻璃纤维增强PA复合材料耐水解、耐紫外老化、耐热氧老化性能对于进一步开拓该材料的应用领域非常重要。
发明内容
本申请提供了一种耐老化玻璃纤维用浸润剂,采用该浸润剂涂覆生产的玻璃纤维无捻粗纱,毛羽量少,加工性能优异,与尼龙树脂相容性好,制得的复合材料力学性能优异,同时具有良好的耐水解、抗紫外老化、抗热氧老化性能,满足市场及应用需求。
为了达到上述目的,本申请通过以下技术方案实现:
根据本申请的一个方面,提供一种玻璃纤维用浸润剂,所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为2.1~12.7%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000021
其中,所述成膜剂包含成膜剂A和成膜剂B;所述成膜剂A为聚氨酯乳液,所述成膜剂B为马来酸酐改性聚乙烯乳液。
优选的,所述浸润剂的固含量为3.45~10.45%;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000022
优选的,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的任意一种或多种的组合。
优选的,所述成膜剂A为聚酯型聚氨酯乳液和/或聚醚型聚氨酯乳液,所述成膜剂B是通过外乳化方法或内乳化方法制得的马来酸酐改性聚乙烯乳液。
优选的,所述聚氨酯乳液和所述马来酸酐改性聚乙烯乳液的质量比为1.5:1~4:1。
进一步优选的,所述聚氨酯乳液和所述马来酸酐改性聚乙烯乳液的质量比为2:1~3.5:1。
优选的,所述交联剂为三聚氰胺类交联剂和/或多羟基类交联剂。
优选的,所述润滑剂为苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂、乳化矿物油中的任意一种或多种的组合。
优选的,所述抗水解剂为碳化二亚胺盐酸盐、碳化二亚胺磷酸盐中的一种或两种。
优选的,所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的任意一种或多种的组合。
优选的,所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的任意一种或多种的组合。
优选的,所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物和/或次磷酸钠。
优选的,浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000031
更优选的,浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000032
Figure BDA0003350157170000041
本申请玻璃纤维用浸润剂中各有效组分的作用及含量说明如下:
偶联剂的使用,可起到玻璃纤维与基体树脂间的偶联作用,一方面可减少玻璃纤维在拉丝过程中的受损程度,另一方面还是影响复合材料力学性能的关键。本申请选用的偶联剂为硅烷偶联剂,其中含乙烯基、甲基丙烯氧基、氨基或环氧基的偶联剂与本申请提供的成膜剂、交联剂和润滑剂相互配合,能够有效提高玻璃纤维与尼龙树脂的相容性。
通过研究发现,本申请偶联剂可选用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-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种。示例性的,本申请硅烷偶联剂可以使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。同时,硅烷偶联剂的用量需控制在合适的范围,若硅烷偶联剂用量过多,会导致产品的颜色偏黄、产品会变硬变脆,并造成不必要的浪费;用量过少,则会导致产品机械性能无法达到设计要求。因此,本申请中硅烷偶联剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.2~1.2%,优选0.35~1.0%,更优选0.4~0.9%,进一步优选0.45~0.8%。
成膜剂是玻璃纤维浸润剂中最重要的成分之一,决定着玻璃纤维生产、加工及由其增强的树脂复合材料的性能。同时,成膜剂也起到保护玻璃纤维拉丝过程以及提高玻璃纤维与基体树脂的相容性的作用。选择合适的成膜剂,既能保证纱线的集束性和在后序使用中的顺畅性,又能确保玻璃纤维拥有快速浸透的性能,从而保证玻璃纤维与基体树脂混合均匀以及界面结合作用充分且完全。因此,成膜剂的选择也是本申请的重点之一。本申请的成膜剂采用聚氨酯乳液(成膜剂A)和马来酸酐改性聚乙烯乳液(成膜剂B)的混合物。进一步的,成膜剂A可以为聚酯型聚氨酯乳液和/或聚醚型聚氨酯乳液;优选为相对分子质量为12000~95000的聚醚型聚氨酯乳液,进一步优选的,为分子质量为35000~70000的聚醚型聚氨酯乳液。其中,聚氨酯乳液能提高玻璃纤维与尼龙树脂的相容性,使得最终制品具有优异的力学性能,同时具有优异的耐水解性能。进一步的,成膜剂B可以是通过外乳化方法或内乳化方法制得的马来酸酐改性聚乙烯乳液,由于聚乙烯分子链上接枝数个带马来酸酐分子,使得产品不仅具有良好的加工性能,还具有马来酸酐极性分子的可再反应性和强极性,有利于为偶联剂和马来酸酐改性聚乙烯乳液提供反应的桥梁,因而改性材料的机械性能可大幅提高。同时,成膜剂的用量也必须进行控制,研究发现,成膜剂的比例过高,容易使得产品出现分散不良,造成制品白条等质量问题;而成膜剂含量过低则不利于产品的保护,在使用中,毛羽较多,影响顺畅性。因此,本申请中,成膜剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为1.2~6.0%,优选1.5~4.8%,更优选1.8~4.2%,进一步优选2.0~4.0%,所述成膜剂A和成膜剂B的质量比为1.5:1~4:1,优选为2:1~3.5:1。
选用合适的交联剂与偶联剂、成膜剂进行配合,能够提供玻璃纤维更好的包覆效果。本申请采用的交联剂为三聚氰胺类交联剂和多羟基类交联剂中的一种或多种。其中,三聚氰胺类交联剂包括三聚氰胺以及使用官能团取代三聚氰胺N上活泼氢的三聚氰胺衍生物;多羟基类交联剂是指含有多个羟基官能团,能进行交联反应的交联剂。更优选的,交联剂为多羟基类交联剂,交联剂的用量也必须控制在一定的范围,交联剂用量过多,会造成产品集束性过高,导致玻纤在挤出过程中不易剪切分散,造成玻纤团聚现象,用量过少,最终制品的力学性能提升不明显;在本申请中,交联剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.3~2.5%,优选为0.8~2.4%,更优选为0.9~2.1%,进一步优选1.0~2.0%。
本申请使用润滑剂主要是为了增强玻璃纤维在生产和使用过程中的润滑效果。本申请使用的润滑剂为苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂和乳化矿物油中的一种或多种。优选的,润滑剂包括第一润滑剂和第二润滑剂,所述第一润滑剂和第二润滑剂分别选自苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂和乳化矿物油中的一种或多种。进一步优选表面滑爽较好的苯甲基硅氧烷和PEG类润滑剂的组合物。同时,本申请控制润滑剂的使用量,润滑剂含量过少,拉丝和使用过程中容易起毛,影响产品质量和生产效率,含量过多会导致复合材料颜色变差,同时也会影响复合材料的力学性能。因此,本申请润滑剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.1~1.5%;优选为0.4~1.2%,更优选为0.5~1.0%,进一步优选0.55~0.95%。进一步的,当本申请润滑剂为苯甲基硅氧烷和PEG类润滑剂的混合物时,所述的苯甲基硅氧烷与PEG类润滑剂的质量比为1:1~2:1,采用该质量关系组合的润滑剂,可以提高玻璃纤维表面润滑性,同时可解决玻璃纤维在塑料混合过程中的流动性问题,提高制品表面效果。
本申请所采用的抗水解剂能够延缓或阻止高分子物质的自催化水解的降解发生,提高复合材料的使用寿命,特别是在高温高湿及酸碱环境等苛刻使用条件下的抗水解、耐水解稳定性能,从而保持材料机械性能不至于快速降低。优选的,所述抗水解剂采用碳化二亚胺盐酸盐和/或碳化二亚胺磷酸盐类抗水解剂;更优选的,所述抗水解剂采用3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的一种或多种。示例性的,所述抗水解剂可采用3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。采用该抗水解剂能够使得浸润剂体系保持稳定,同时降低玻纤增强尼龙复合材料的水解反应速度。抗水解剂的用量也必须进行控制,抗水解剂用量过多,会影响玻璃纤维产品的使用性能以及玻璃纤维制品的机械性能;抗水解剂用量过少,则产品的耐水解性能无法达到设计要求。因此,在本申请中,抗水解剂固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.1~0.5%,优选0.15~0.35%,更优选0.18~0.32%,进一步优选0.2~0.3%。
本申请所采用的光稳定剂具有屏蔽或吸收紫外线的能量,猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能,使高分子聚合物在光的辐射下,能排除或减缓光化学反应可能性,阻止或延迟光老化的过程,从而达到延长玻纤增强尼龙复合材料使用寿命的目的。优选的,本申请光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的一种或多种。示例性的,所述光稳定剂可采用5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸。采用该种光稳定剂能够使得浸润剂体系保持稳定,同时降低玻纤增强尼龙复合材料的光降解反应速度。在本申请中,光稳定剂固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.05~0.25%,优选0.1~0.2%,更优选0.12~0.18%。
本申请使用抗氧剂主要是为了延缓和抑制玻纤增强尼龙复合材料的氧化过程,阻止其老化并延长其使用寿命。优选的,所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物与次磷酸钠中的一种或两种;更优选的,所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物。本申请中抗氧剂可以阻止或者延缓聚合物分子链断链,使得产品具有优良的抗老化性能。在本申请中,抗氧化剂固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.15~0.75%,优选0.15~0.5%,更优选0.25~0.45%。
本申请使用水作为浸润剂各组分的分散相,相比有机溶剂分散相,水更加环保、安全。其中,优选去离子水。
本申请所述浸润剂的固含量为2.1~12.7%,优选为3.45~10.45%,更优选为4.57~8.68%。
根据本申请的第二个方面,提供前述玻璃纤维用浸润剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:在干净的容器中加入预先用水水解的硅烷偶联剂;
S2:在S1的容器中依次加入用水稀释的成膜剂A和用水稀释的成膜剂B;
S3:在S2的容器中加入分别用水稀释的润滑剂和交联剂的混合液;
S4:在S3的容器中加入用水稀释的抗水解剂;
S5:在S4的容器中加入用水稀释的光稳定剂;
S6:在S5的容器中加入用水稀释的抗氧化剂;
S7:在S6的容器中补水至浸润剂质量设定值,搅拌均匀分散后得所述玻璃纤维浸润剂。
进一步的,所述步骤S1中所述硅烷偶联剂采用其固体质量的10~50倍的常温水进行水解。
进一步的,步骤S2中所述成膜剂分别采用其各自固体质量的1~5倍的水进行稀释。
进一步的,步骤S3中所述润滑剂和交联剂分别采用各自固体质量的5~10倍的水进行稀释。
进一步的,步骤S4中所述抗水解剂采用其固体质量的5~10倍的水进行稀释。
进一步的,步骤S5中所述光稳定剂采用其固体质量的5~10倍的水进行稀释。
进一步的,步骤S6中所述抗氧化剂采用其固体质量的5~10倍的水进行稀释。
进一步的,步骤S7中补水至浸润剂质量设定值后,充分搅拌10~30分钟。
根据本申请的第三个方面,提供由前述玻璃纤维用浸润剂涂覆生产的玻璃纤维产品。
根据本申请的第四个方面,提供采用该浸润剂涂覆生产的玻璃纤维在增强尼龙树脂复合材料领域的应用;
采用本申请浸润剂涂覆生产的玻璃纤维无捻粗纱,毛羽量少,加工性能优异,与尼龙树脂相容性好,制得的复合材料力学性能优异,同时具有良好的耐水解、抗紫外老化、抗热氧老化性能,满足市场及应用需求。
下面将通过优选示例,进一步说明本申请的玻璃纤维用浸润剂选择各组分含量的上述范围的有益效果。
优选示例一
所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为2.1~12.7%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000081
其中,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂中的一种或多种的组合;
所述成膜剂为聚氨酯乳液和马来酸酐改性聚乙烯乳液的共混物;
所述交联剂为三聚氰胺类交联剂和/或多羟基类交联剂;
所述润滑剂为苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂和乳化矿物油中的一种或多种;
所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的一种或多种;
所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的一种或多种;
所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物和/或次磷酸钠中的一种或两种。
优选示例二
所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为3.45~10.45%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000091
其中,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂;
所述成膜剂为聚氨酯乳液和马来酸酐改性聚乙烯乳液的共混物;
所述交联剂为三聚氰胺类交联剂和/或多羟基类交联剂;
所述润滑剂为苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂和乳化矿物油中的一种或多种;
所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的一种或多种;
所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的一种或多种;
所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物和/或次磷酸钠中的一种或两种。
优选示例三
所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为4.1~9.15%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000101
其中,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂,所述成膜剂为聚醚型聚氨酯乳液和马来酸酐改性聚乙烯乳液的共混物,所述交联剂为多羟基类交联剂,所述润滑剂为苯甲基硅氧烷与PEG类润滑剂的共混物;
所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的一种或多种;
所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的一种或多种;
所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物/或次磷酸钠。
优选示例四
所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为4.57~8.68%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure BDA0003350157170000102
Figure BDA0003350157170000111
其中,所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷;
所述成膜剂为聚醚型聚氨酯乳液和马来酸酐改性聚乙烯乳液的共混物;
所述交联剂为多羟基类交联剂,所述润滑剂为苯甲基硅氧烷与PEG类润滑剂的共混物,所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐,所述光稳定剂为5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸,所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请的具体实施例,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例使用的浸润剂各组分如下表1所示:
需要指出,以上所选用的各组分的具体种类和含量及组合并不对本申请的保护范围构成限制。
表1A
Figure BDA0003350157170000112
Figure BDA0003350157170000121
表1B
Figure BDA0003350157170000122
Figure BDA0003350157170000131
为了进一步说明本申请的有益效果,选择目前常用的两种玻璃纤维浸润剂作为对比例,即对比例1和对比例2。对比例1和对比例2的配方如下所示,其中有效组分的用量为有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比。
对比例1
偶联剂:乙烯基三乙氧基硅烷,0.6%;
成膜剂:聚酯型聚氨酯乳液,2.5%;
交联剂:三聚氰胺类交联剂,1.5%;
润滑剂A:PEG400MS,0.35%;
润滑剂B:苯甲基硅氧烷,0.45%;
水:94.6%。
对比例2
偶联剂:γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂,0.6%;
成膜剂A:聚醚型聚氨酯乳液,2.5%;
成膜剂B:马来酸酐改性聚乙烯乳液,1.0%;
交联剂:多羟基类交联剂,1.5%;
润滑剂A:PEG400MS,0.35%;
润滑剂B:苯甲基硅氧烷,0.45%;
水:93.6%。
将配制好的浸润剂(实施例1~16和对比例1~2)涂覆于单纤维直径为13μm的玻璃纤维,其中,玻璃纤维无捻粗纱采用拉丝工艺制备,将生产的玻璃纤维无捻粗纱与PA66通过挤出与注塑工艺制备30%玻璃纤维含量的玻璃纤维增强尼龙树脂复合材料;对复合材料进行测试,测试结果见表2。
表2复合材料测试结果
Figure BDA0003350157170000141
表2(续)复合材料测试结果
Figure BDA0003350157170000142
分别测试各实施例和对比例制品的性能,其中,拉伸强度采用的测试标准为ISO527;弯曲强度的测试标准为ISO178;无缺口冲击强度的测试标准为ISO179;水煮条件:在水和乙二醇比例1:1,温度135℃的条件下水煮48h后测试制品的拉伸强度保留率;紫外光老化条件:在波长为350nm,温度为50℃的紫外老化箱中照射500h后测试制品的拉伸强度保留率;热氧老化测试条件:温度为150℃的热氧老化烘箱中老化700小时。
从表2中复合材料的测试结果我们可以看出,通过对浸润剂各组分的种类选择以及含量的控制,我们可以得到合乎要求的浸润剂配方,由本申请实施例1~16制备的浸润剂涂覆生产的玻纤增强的尼龙的性能相比对比例1和2而言,总体性能均优于对比例,尤其是在耐水解、耐紫外老化、耐热氧老化化性能测试方面,其材料拉伸保留率远远高于对比例;其中尤以实施例4制备的玻璃纤维所增强尼龙复合材料的力学性能、耐水解、耐紫外老化、耐热氧老化等指标最为突出。
综上,本申请提供的玻璃纤维用浸润剂配方和制备工艺科学合理。经本申请所述的浸润剂处理后的玻璃纤维无捻粗纱,其增强尼龙材料适用性强,挤出使用顺畅,复合材料制品力学性能优异,耐水解、耐紫外老化、耐热氧老化性能突出,满足市场及应用需求。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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所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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种耐老化玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述浸润剂包含有效组分和水;所述浸润剂的固含量为2.1~12.7%;所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、交联剂、润滑剂、抗水解剂、光稳定剂和抗氧化剂;所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure FDA0003350157160000011
其中,所述成膜剂包含成膜剂A和成膜剂B;所述成膜剂A为聚氨酯乳液,所述成膜剂B为马来酸酐改性聚乙烯乳液。
2.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述浸润剂的固含量为3.45~10.45%;浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下:
Figure FDA0003350157160000012
3.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述成膜剂A为聚酯型聚氨酯乳液和/或聚醚型聚氨酯乳液;所述成膜剂B是通过外乳化方法或内乳化方法制得的马来酸酐改性聚乙烯乳液。
5.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述交联剂为三聚氰胺类交联剂和/或多羟基类交联剂;所述抗氧化剂为对甲酚与双环戊二烯丁基化物/或次磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述润滑剂为苯甲基硅氧烷、饱和脂肪酸脂、脂肪酰胺缩聚物、PEG类润滑剂、乳化矿物油中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述抗水解剂为碳化二亚胺盐酸盐、碳化二亚胺磷酸盐中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述抗水解剂为3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-碳二亚胺磷酸盐、1-乙基-3-碳二亚胺磷酸盐中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的浸润剂,其特征在于,所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-2'-羧基二苯甲酮、5-苯甲酰-4-羟基-2-甲氧基苯磺酸、六甲基磷酸三酰胺中的一种或多种。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的玻璃纤维用浸润剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:在干净的容器中加入预先用水水解的硅烷偶联剂;
S2:在S1的容器中依次加入用水稀释的成膜剂A和用水稀释的成膜剂B;
S3:在S2的容器中加入分别用水稀释的润滑剂和交联剂的混合液;
S4:在S3的容器中加入用水稀释的抗水解剂;
S5:在S4的容器中加入用水稀释的光稳定剂;
S6:在S5的容器中加入用水稀释的抗氧化剂;
S7:在S6的容器中补水至浸润剂质量设定值,搅拌均匀分散后得所述玻璃纤维浸润剂。
11.一种由权利要求1~9任一项所述的玻璃纤维浸润剂涂覆生产的玻璃纤维产品。
12.一种如权利要求11所述的玻璃纤维产品在玻璃纤维增强尼龙树脂复合材料领域的应用。
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