CN113929316B - 一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，所述浸润剂包含有效组分和水，所述浸润剂的固含量为5.5％～7.5％；所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂、pH值调节剂；各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂5％～28％、成膜剂45％～80％、润滑剂5％～16％、表面活性剂1％～6％、界面增强剂1％～8％、抗老化剂1％～6％、消泡剂1％～5％、pH值调节剂1％～7％；采用该浸润剂生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散性好，与聚氨酯树脂浸透快速而且完全，界面相容性好；适用编织工艺，尤其适用于生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学以及抗疲劳性能。

Description

一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及玻璃纤维浸润剂技术领域，尤其涉及一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体，已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。随着人们对聚氨酯成型技术的掌握和在控制其反应性以延长其适用期方面的进步，聚氨酯已进入长期由不饱和聚酯和乙烯基酯树脂主宰的复合材料领域，这其中便包括真空灌注风力发电叶片领域。

与风力叶片领域常用的环氧树脂体系相比，聚氨酯树脂体系强度更高，综合力学性能提高10％以上，部分性能指标提高30％，为优化叶片设计提供了可能。聚氨酯树脂和玻璃纤维有非常好的浸润性和界面结合力，其基体(浇注体)力学性能和玻璃纤维复合材料(FRP)力学性能均较环氧体系更为优越。同时，聚氨酯树脂粘度低、流动性能好，因而能提高灌注速度，缩短灌注时间，而且对PVC等泡沫材料更友好，避免了芯材过热变色等缺陷。另外聚氨酯树脂固化时间也更短，且不需要后固化，这也进一步缩短了生产周期。通过提高叶片生产效率、缩短生产工时、降低能耗和模具的费用，聚氨酯树脂为制造企业大大节省了生产成本。

因为聚氨酯真空灌注有以上的优势，市场发展潜力大。随着环氧树脂的上涨，聚氨酯树脂拥有非常明显的价格优势，行业专家们都预计聚氨酯叶片时代即将到来。目前市场上聚氨酯真空灌注工艺尚在起步阶段，2019年，科思创推出了风电专用的聚氨酯树脂和成套灌注设备，并在叶片生产厂商时代新材制备了一些样机但并未完全成功，主要是由于没有合适的聚氨酯专用玻璃纤维能够满足风力叶片行业的要求。下游整机商迫切希望各玻璃纤维生产商能够推出聚氨酯风电纱的专门解决方案。因而，设计一款能够适合于聚氨酯风力叶片用的玻璃纤维对于整个风电行业的发展具有明显的促进作用，同时，对于新型复合材料前沿领域研究和推进有着明显的意义和深远的影响。

发明内容

本发明旨在提供一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用，采用该浸润剂生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散性好，在聚氨酯树脂中浸透快速而且完全，界面相容性好，非常适用于编织工艺，尤其适用于增强生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学及抗疲劳性能。

根据本发明的一个方面，提供一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，所述浸润剂含有有效组分和水；所述浸润剂的固含量为5.5～7.5％。所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂和pH值调节剂；所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂为第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，所述第一硅烷偶联剂选用氨基硅烷偶联剂；所述第二硅烷偶联剂选用异氰酸酯基硅烷偶联剂。

进一步，所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

进一步，所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂为第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，所述第一硅烷偶联剂选用氨基硅烷偶联剂；所述第二硅烷偶联剂选用异氰酸酯基硅烷偶联剂。

进一步的，所述第一硅烷偶联剂和所述第二硅烷偶联剂的质量比为1:4～1:6。

进一步，所述成膜剂为第一成膜剂和第二成膜剂的混合物，所述第一成膜剂为分子量较大的聚氨酯树脂，分子量为1800-2700，优选为2000-2500；所述第二成膜剂为分子量较小的聚氨酯树脂，分子量为200-450，优选为200-400，更优选为250-400。

进一步，所述第二成膜剂的粘度为5～500。

进一步，所述第一成膜剂与第二成膜剂的质量比为1:2～1:3.5。

进一步，所述润滑剂选用硅油类润滑剂；所述表面活性剂选用吡咯烷酮类表面活性剂；所述界面增强剂选用二氧化硅纳米粒子；所述抗老化剂选用亚硫酸盐；所述消泡剂选用有机硅酮复合物；所述pH值调节剂选用柠檬酸或/和冰醋酸。

进一步，所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂为第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，所述第一硅烷偶联剂选用氨基硅烷偶联剂；所述第二硅烷偶联剂选用异氰酸酯基硅烷偶联剂；所述成膜剂为分子量不同的聚氨酯成膜剂的混合物；所述润滑剂选用硅油类润滑剂；所述表面活性剂选用吡咯烷酮类表面活性剂；所述界面增强剂选用二氧化硅纳米粒子；所述抗老化剂选用亚硫酸盐；所述消泡剂选用有机硅酮复合物；所述pH值调节剂选用柠檬酸或/和冰醋酸。

进一步的，本申请浸润剂选用的水优选为去离子水。

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：

硅烷偶联剂是浸润剂中反应活性较强的原料之一，其水解后形成的硅羟基活性较高，可与玻璃纤维表面的硅羟基反应，形成Si-O-Si键。在玻璃纤维中，偶联剂主要起两方面作用：(1)在玻璃纤维拉丝成型过程中，由于拉丝速度很快，玻璃纤维会形成表面微裂纹，硅烷偶联剂分子能通过与玻璃纤维表面的硅羟基反应，很好地弥补这些微裂纹，保证玻璃纤维的正常拉丝；(2)硅烷偶联剂是玻璃纤维与树脂之间的“桥梁”，硅烷偶联剂上的R基团能够与基体树脂上的官能团反应，而羟基能与玻璃纤维上的羟基结合，因而它是决定玻璃钢制品强度的关键因素。硅烷偶联剂的用量需控制在一定的范围内，若硅烷偶联剂用量过少，会因为活性基团不够而影响玻璃纤维以及复合材料的性能；用量过多，会导致浪费，增加成本。本发明控制硅烷偶联剂的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比为5％～28％，优选为7％～26％，进一步优选为8％～20％，更进一步优选为10％～18％。

同时，选择合适的硅烷偶联剂，不仅能提高玻璃纤维本身的成型稳定性，还能提升所制备的玻璃纤维复合材料的力学性能。本发明硅烷偶联剂选用第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，其中，第一硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，第二硅烷偶联剂为异氰酸酯基硅烷偶联剂。氨基硅烷偶联剂中含有胺基，具有非常高的活性，有利于保证玻璃纤维整体集束性；异氰酸酯基硅烷偶联剂中的异氰酸酯集团能够作为反应组分参与到聚氨酯体系的固化过程中，提升界面结合性能，显著增强复合材料的力学性能以及耐疲劳性能。但需控制两种硅烷偶联剂的用量，第一硅烷偶联剂用量过多，会导致纱线集束性过好，纱线硬，毛羽多；第二硅烷偶联剂用量过多，则会引起纱线集束性能不够，容易出现散丝问题。本发明控制第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的质量比为1:4～1:6，优选为1:4.8-1:5.3。特例性的，当第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的质量比为1:5时，与其他组分配合制备的浸润剂生产的玻璃纤维各项性能都能很好的达到要求。

其中，所述第一硅烷偶联剂可以选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述第二硅烷偶联剂可以选用3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷可以选用A-1100或/和(KH550)；所述3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷可以选用KH-901。

成膜剂是浸润剂中最重要的成分，不仅能决定玻璃纤维的纤维成型过程、柔软度、耐磨性和分散性，而且还能影响后续加工的工艺顺畅性，此外，成膜剂对玻璃纤维与基体树脂的界面结合也起到决定性作用。因此，成膜剂的选择也是本发明的重点。成膜剂的用量需控制在合适的范围内。研究发现，成膜剂含量过少，会导致浸润剂涂覆出现问题，不能确保成膜剂均匀地铺展在玻璃纤维表面，从而影响玻璃纤维地力学性能以及使用工艺性能；成膜剂含量过多，则会使得纱线集束性过好，纱线不容易散开，也不利于复合材料成型过程中树脂的浸透。因此本发明控制成膜剂的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比为45％～80％，优选为50％～76％，进一步优选为52％～75％，更进一步优选为54％～71％。在上述范围内，成膜剂不仅能保证玻璃纤维集束性和分散性以及工艺顺畅性，而且还能确保玻璃纤维与基体树脂的相容性以及制成复合材料的力学性能。

进一步，本发明成膜剂为第一成膜剂和第二成膜剂的混合，具体的，为两种不同分子量的聚氨酯乳液的混合物。其中，第一成膜剂选用分子量较大的聚氨酯树脂，具体的，分子量为1800-2700，优选为2000-2500；分子量较大的聚氨酯乳液能够很好地保证成膜性。第二成膜剂选用分子量较小、低粘度的聚氨酯树脂，分子量为200-450，优选为200-400，更优选为250-400；第二成膜剂的粘度为5～500。小分子量、低粘度聚氨酯树脂的使用，能确保玻璃纤维在经过张力以后能够非常容易地分散，保证浸透性能。两种成膜剂聚氨酯乳液在后续与聚氨酯树脂结合时均能参与到反应中，而且由于分子结构相近，对玻璃纤维与聚氨酯的界面具有明显的提升作用。此外，需控制两种成膜剂的用量，第一成膜剂用量过多，会导致集束性过好，纱线不容易被树脂浸透；第二成膜剂用量过多，则会导致纱线过于柔软，容易出现散丝现象，影响后续的使用。本发明中，控制第一成膜剂和第二成膜剂的质量比为1:2～1:3.5。当本申请两种成膜剂用量控制在前述比例关系时，制备的玻璃纤维各项性能均能达到优良的程度。

润滑剂是玻璃纤维浸润剂的主要成分之一，其主要是为了保证玻璃纤维在拉丝过程中的顺畅性，增加耐磨性以及提升使用工艺顺畅性。本发明的润滑剂优选硅油类润滑剂。使用硅油类的润滑剂乳化后在水中具有非常好的分散性，能起到非常好的润滑作用，减少毛羽产生。此外，在玻璃纤维生产中润滑剂的用量比较重要，润滑剂用量太少，会影响拉丝以及在使用过程中的顺畅性，容易引起拉丝过程不顺畅以及后续使用中毛羽多甚至断纱等问题；但是过多的润滑剂又会影响玻璃纤维的使用工艺性，多余的润滑剂在玻璃纤维使用中容易粘附在张力辊的表面，随着粘结的润滑剂增多，粘附力增加，也会导致纱线粘结而影响其顺畅性，同时过多的润滑剂加入也会增加生产成本。所以，本发明控制润滑剂的固体质量占浸润剂固体总质量的5％～16％，优选为7％～15％，进一步优选为7％～14％，更进一步优选为7％～13％。

表面活性剂在玻璃纤维浸润剂体系中主要起着稳定剂的作用，浸润剂成分复杂，不同的组分在混合后容易出现团聚甚至沉淀，一旦发生团聚会影响正常拉丝过程以及浸润剂涂覆的均匀性。浸润剂中表面活性剂用量有一定的要求：用量太少，浸润剂会发生沉降，出现表面涂覆不均匀问题，并最终影响玻璃纤维的性能；用量过大，达到“饱和浓度”后，多余部分间接增加生产成本，而且大多数表面活性剂都带有电荷，而基体树脂是不带电的，过多的电荷集中会影响环氧树脂对玻璃纤维的浸透。本发明控制表面活性剂的固体质量占浸润剂固体总质量的1％～6％，优选为1％～5％，进一步优选为2％～5％，更进一步优选为2％～4％。

进一步，本申请的表面活性剂优选为吡咯烷酮类表面活性剂，吡咯烷酮类物质具有非常好的两亲性，作为表面活性剂能够很好地保证浸润剂体系的稳定性。

本发明的关键点之一是在浸润剂中引入了界面增强剂。界面增强剂能够提升玻璃纤维和树脂界面的结合和性能。本发明选用的界面增强剂优选为纳米级二氧化硅颗粒，二氧化硅表面具有非常多的硅羟基，一方面能与玻璃纤维以及硅烷偶联剂中的硅羟基发生反应，另外一方面也能参与到聚氨酯树脂体系中的固化反应，起到非常好的键接作用。此外，纳米级别的二氧化硅附着在玻璃纤维表面能够增加玻璃纤维的比表面积，显著提升玻璃纤维与聚氨酯树脂的结合位点，显著提升界面结合作用以及力学性能。纳米级的二氧化硅由于其尺寸很小，在水中具有非常好的分散性，因而它的引入对于浸润剂的稳定性没有任何影响。界面增强剂的用量需要控制在一定的范围，用量太少，比表面积以及结合位点增加不多，对玻璃纤维与树脂地界面结合起不到很大作用；用量过多，玻璃纤维表面的“突起”过多，则会影响玻璃纤维的耐磨性，导致拉丝过程不顺畅以及毛羽增多。本发明控制界面增强剂的理论固体质量占浸润剂固体组分总质量的1％～8％，优选为1％～7％，进一步优选为2％～7％，更进一步优选为2％～6％。

抗老化剂的引入是本发明的另一个关键点。抗老化剂主要能够保证玻璃纤维表面活性基团不会因老化问题而失效，提高玻璃纤维成品的使用寿命，延长玻璃纤维的正常存放时间，确保玻璃纤维存放过程中的力学和加工性能不下降。抗老化剂的用量不可过大，否则将由于浸润剂乳液中离子浓度过大而使得整个浸润剂乳液发生破乳而不稳定，从而影响浸润剂的涂覆均匀性，影响拉丝过程以及成品玻璃纤维的使用工艺性；用量过少，则达不到所需的抗老化作用。本发明控制抗老化剂的固体质量占浸润剂固体总质量的1％～6％，优选为1％～5％，进一步优选为1％～4％，更进一步优选为2％～4％。

进一步，本发明抗老化剂优选亚硫酸盐，亚硫酸盐具有非常好的抗氧化能力，能够有效阻止玻璃纤维浸润剂被空气中的氧气而失去活性。

消泡剂主要用于消除玻璃纤维浸润剂中的气泡。玻璃纤维浸润剂配制过程中由于乳化剂和表面活性剂的存在，浸润剂配制以及后续循环过程中会产生大量的气泡，从而影响涂覆均匀性以及正常的生产过程，消泡剂的加入可以有效避免气泡的产生，保证玻璃纤维正常生产。本发明中消泡剂优选有机硅酮复合物，同时本发明消泡剂的固体质量占浸润剂固体组分总质量的1％～5％，优选为2％～5％，进一步优选为2％～4％，更进一步优选为2％～3％。

本发明pH值调节剂主要用于加速偶联剂的水解以及调节浸润剂的pH值，使pH值控制在5-6的范围。优选的，本发明中pH值调节剂可以为冰醋酸或/和柠檬酸，进一步优选为柠檬酸，且pH值调节剂的固体质量占浸润剂固体组分总质量的1％～7％，优选2％～7％，更优选2％～6％，最优选2％～5％。

根据本发明的第二个方面，提供前述玻璃纤维浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

1S：往容器中加入浸润剂总质量30％～40％的水，依次加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌至溶液澄清；

2S：将成膜剂用水稀释后加入1S所述容器；

3S：将润滑剂用水稀释后加入2S所述容器；

4S：将表面活性剂用温水稀释后加入3S所述容器；

5S：将界面增强剂用温水搅拌和稀释后加入4S所述容器；

6S：将抗老化剂用水稀释后加入5S所述容器；

7S：将消泡剂用水稀释后加入6S所述容器，向所述容器中补足余量的水，搅拌均匀。

其中，步骤2S中，所述成膜剂采用3～5倍其质量的水进行稀释；步骤3S中，所述润滑剂采用4～6倍其质量的水进行稀释；步骤6S中，所述抗老化剂采用6～8倍其质量的水进行稀释；步骤7S中，所述消泡剂采用3～5倍其质量的水进行稀释。

其中，步骤4S中，所述表面活性剂采用温度为45～60℃的，4～6倍其质量的温水进行稀释；步骤5S中，所述界面增强剂采用温度为45～60℃的，6～8倍其质量的温水进行稀释。

根据本发明的第三个方面，提供由前述玻璃纤维浸润剂涂覆生产的玻璃纤维产品。

根据本发明的第四个方面，提供前述玻璃纤维浸润剂在聚氨酯基复合材料用纱制备中的应用。

采用本发明的浸润剂涂覆生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散性好，与聚氨酯树脂浸透快速而且完全，界面相容性好；适用于编织工艺，尤其适用于生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学以及抗疲劳性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明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，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明一些实施例提供的聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，包含有效组分和水，所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂和pH值调节剂；其中，浸润剂的固含量为5.5％～7.5％；各有效组分的固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂5％～28％，成膜剂45％～80％，润滑剂5％～16％，表面活性剂1％～6％，界面增强剂1％～8％，抗老化剂1％～6％，消泡剂1％～5％，pH值调节剂1％～7％；其中，所述硅烷偶联剂为第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，第一硅烷偶联剂采用氨基硅烷偶联剂，第二硅烷偶联剂采用异氰酸酯基硅烷偶联剂。

在一些实施例中，浸润剂中各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂7％～26％；成膜剂50％～76％；润滑剂7％～15％；表面活性剂1％～5％；界面增强剂1％～7％；抗老化剂1％～5％；消泡剂2％～5％；pH值调节剂2％～7％。

在一些实施例中，浸润剂中各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂8％～20％；成膜剂52％～75％；润滑剂7％～14％；表面活性剂2％～5％；界面增强剂2％～7％；抗老化剂1％～4％；消泡剂2％～4％；pH值调节剂2％～6％。

在一些实施例中，浸润剂中各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂10％～18％；成膜剂54％～71％；润滑剂7％～13％；表面活性剂2％～4％；界面增强剂2％～6％；抗老化剂2％～4％；消泡剂2％～3％；pH值调节剂2％～5％。

在一些实施例中，第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的质量比为1:4～1:6，优选为1:4.8～1:5.3；特例性的可以为1:5。所述成膜剂为第一成膜剂和第二成膜剂的混合物，所述第一成膜剂选用分子量为2000-2500的聚氨酯树脂，所述第二成膜剂选用粘度为5～500、分子量为200-400的聚氨酯树脂，第一成膜剂与第二成膜剂的质量比为1:2～1:3.5；润滑剂为硅油润滑剂；表面活性剂为吡咯烷酮表面活性剂；界面增强剂为二氧化硅纳米粒子；抗老化剂为亚硫酸盐；消泡剂为有机硅酮复合物；pH值调节剂为醋酸或/和柠檬酸。

本发明一些实施例提供的玻璃纤维浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

1S：往容器中加入浸润剂总质量30％～40％的水，依次加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌至溶液澄清；

2S：将成膜剂用3～5倍其质量的水稀释后加入1S所述容器；

3S：将润滑剂用4～6倍其质量的水稀释后加入2S所述容器；

4S：将表面活性剂用50℃，6～8倍其质量的温水稀释后加入3S所述容器；

5S：将界面增强剂用50℃，4～6倍其质量的温水搅拌和稀释后加入4S所述容器；

6S：将抗老化剂用6～8倍其质量的水稀释后加入5S所述容器；

7S：将消泡剂用3～5倍其质量的水稀释后加入6S所述容器，向所述容器中补足余量的水，搅拌均匀。

本发明的聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂的部分实施例的具体配方如表1所示，实施例1～3的固含量为6.5％，实施例4～7的固含量为5.5％，实施例8～12的固含量为7.5％，表1中的数值为各有效组分固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比。

表1实施例的浸润剂各有效组分的配比

表1(续)实施例的浸润剂各固体组分的配比

实施例1～12中，第一成膜剂采用分子量为1800～2700的聚氨酯树脂；第二成膜剂采用粘度为5～500、分子量为200～450的聚氨酯树脂；润滑剂为硅油类润滑剂；表面活性剂为吡咯烷酮类表面活性剂；消泡剂为有机硅酮复合物；pH值调节剂为冰醋酸或/和柠檬酸；界面增强剂为二氧化硅纳米粒子；抗老化剂为亚硫酸盐。

为了更好的阐述本发明，进一步列举以下几个实施例，下列实施例限定了每种成分的具体产品牌号，需要说明的是，以下描述是用于解释本发明，而不是以任意方式限制本发明的范围。

实施例A1

浸润剂固含量为6.5％，固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下

实施例A2

浸润剂固含量为5.5％，固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下

此外，本文还列举了几个对比例，便于解释本发明的技术方案。

对比例1

浸润剂固含量6.5％。固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下：

对比例1的制备方法，包括以下步骤：

(1)在装有变速搅拌器的容器中加入总量30％～40％的水，分别依次加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌直至溶液澄清；

(2)将成膜剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(3)将润滑剂用其质量4～6倍的水稀释后，加入容器中；

(4)将表面活性剂用其质量4～6倍的50℃水稀释后，加入容器中；

(5)将消泡剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(6)最后，向容器中补足余量的水，搅拌均匀，即得成品。

对比例2

浸润剂固含量为6.0％，固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下：

对比例2的制备方法，包括以下步骤：

(1)在装有变速搅拌器的容器中加入浸润剂总质量30％～40％的水，然后依次缓慢加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌至溶液澄清；

(2)将成膜剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(3)将润滑剂用其质量4～6倍的水稀释后，加入容器中；

(4)将表面活性剂用其质量4～6倍的50℃水稀释后，加入容器中；

(5)将抗老化剂用其质量6～8倍的水稀释后，加入容器中

(6)将消泡剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(7)最后，向所述容器中补足余量的水，搅拌均匀，即得产品。

对比例3

浸润剂固含量6.5％。固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下：

对比例3的制备方法，包括以下步骤：

(1)在装有变速搅拌器的容器中加入总量30％～40％的水，分别依次加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌直至溶液澄清；

(2)将成膜剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(3)将润滑剂用其质量4～6倍的水稀释后，加入容器中；

(4)将表面活性剂用其质量4～6倍的50℃水稀释后，加入容器中；

(5)将消泡剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(6)最后，向容器中补足余量的水，搅拌均匀，即得成品。

对比例4

浸润剂固含量为6.0％，固体组分各成分的质量占所述固体组分总质量的百分比表示如下：

对比例4的制备方法，包括以下步骤：

(1)在装有变速搅拌器的容器中加入浸润剂总质量30％～40％的水，然后依次缓慢加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌至溶液澄清；

(2)将成膜剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(3)将润滑剂用其质量4～6倍的水稀释后，加入容器中；

(4)将表面活性剂用其质量4～6倍的50℃水稀释后，加入容器中；

(5)将抗老化剂用其质量6～8倍的水稀释后，加入容器中

(6)将消泡剂用其质量3～5倍的水稀释后，加入容器中；

(7)最后，向所述容器中补足余量的水，搅拌均匀，即得产品。

表2中记录了本发明实施例1～12、实施例A1、A2以及对比例1～4的玻璃纤维浸润剂的性能检测结果。

表2实施例及对比例的性能测试结果

表2(续)实施例及对比例的性能测试结果

表2(续)实施例及对比例的性能测试结果

注：(1)所有数据均基于2400tex纱线测试；(2)90度拉伸强度基于ISO527-5测试标准测试；(3)疲劳性基于ISO13003测试标准测试。

从上述的实施例中可以看出，通过对浸润剂各组分的种类选择以及含量的设计，我们可以得到满足要求的浸润剂配方，与对比例1～4相比，以本发明实施例1～12以及实施例A1-A2制备的玻璃纤维具有良好的性能，纱线过张力后松散，纱质柔软，在聚氨酯树脂中浸透效果良好，具有非常好的耐老化性能，制备的复合材料力学和疲劳性能优异；其中尤以实施例2和5制备的玻璃纤维毛羽少、过张力后分散均匀性佳，与聚氨酯树脂浸透快速而且完全，界面结合性好，产品的耐老化性能以及制备的复合材料的力学和疲劳性能明显优于市面上的产品。

综上，采用该浸润剂涂覆生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散非常好，与聚氨酯树脂浸透快速而且完全，界面相容性非常好；适用编织工艺，尤其适用于生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学以及抗疲劳性能。

需要说明的是，本发明中，各有效组分的固体质量是指各有效组分中非水物质的质量，并不限于是固体成分；例如，润滑剂可以为液态的硅油类润滑剂，液态的硅油类润滑剂的固体质量是指其有效物质的质量，而不是固体成分的质量。

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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述浸润剂包含有效组分和水，浸润剂的固含量为5.5%~7.5%；所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂和pH值调节剂；

所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

硅烷偶联剂 5%~28%；

成膜剂 45%~80%；

润滑剂 5%~16%；

表面活性剂 1%~6%；

界面增强剂 1%~8%；

抗老化剂 1%~6%；

消泡剂 1%~5%；

pH值调节剂 1%~7%；

其中，所述硅烷偶联剂是第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，所述第一硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，所述第二硅烷偶联剂为异氰酸酯基硅烷偶联剂；

所述成膜剂为第一成膜剂和第二成膜剂的混合物；所述第一成膜剂采用分子量为1800~2700的聚氨酯树脂；所述第二成膜剂采用分子量为200~450的聚氨酯树脂；

所述界面增强剂为二氧化硅纳米粒子；所述抗老化剂为亚硫酸盐；

所述pH值调节剂为冰醋酸或/和柠檬酸。

2.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

硅烷偶联剂 7%~26%；

成膜剂 50%~76%；

润滑剂 7%~15%；

表面活性剂 1%~5%；

界面增强剂 1%~7%；

抗老化剂 1%~5%；

消泡剂 2%~5%；

pH值调节剂 2%~7%。

3.如权利要求1或2所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂与所述第二硅烷偶联剂的质量比为1:4~1:6。

4.如权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述第一成膜剂与所述第二成膜剂的质量比为1:2~1:3.5。

5.如权利要求1或2所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述润滑剂为硅油类润滑剂；所述表面活性剂为吡咯烷酮类表面活性剂；所述消泡剂为有机硅酮复合物。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1S：往容器中加入浸润剂总质量30%~40%的水，依次加入pH值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌至溶液澄清；

2S：将成膜剂用水稀释后加入1S所述容器；

3S：将润滑剂用水稀释后加入2S所述容器；

4S：将表面活性剂用温水稀释后加入3S所述容器；

5S：将界面增强剂用温水搅拌和稀释后加入4S所述容器；

6S：将抗老化剂用水稀释后加入5S所述容器；

7S：将消泡剂用水稀释后加入6S所述容器，向所述容器中补足余量的水，搅拌均匀。

7.一种由如权利要求1~5任一项所述的玻璃纤维浸润剂涂覆生产的玻璃纤维产品。

8.一种如权利要求1~5任一项所述的玻璃纤维浸润剂在聚氨酯基复合材料用纱制备中的应用。