CN114133149A

CN114133149A - 一种用于生产lfi用纱的玻璃纤维浸润剂

Info

Publication number: CN114133149A
Application number: CN202111325383.6A
Authority: CN
Inventors: 刘钢; 孟凡荣; 李尚勇; 邓贤朝; 何文; 宗辉
Original assignee: NEIJIANG HUAYUAN ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd
Current assignee: NEIJIANG HUAYUAN ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本发明公开了一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂。其包括以下重量百分比的组分：酸液0.1～0.5％、偶联剂A 1～5％、偶联剂B 0.1～0.5％、成膜剂A 5～10％、成膜剂B 1～5％、润滑剂A 0.1～0.5％、润滑剂B 0.1～0.5％、抗静电剂0.1～0.5％，余量为水。本发明制备得到的玻璃纤维浸润剂生产的合股纱可用于LFI，短切性好，滑爽性能优异，分散性好、与基体树脂的结合性能好，质量稳定。

Description

一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂

技术领域

本发明属于玻璃纤维浸润剂技术领域，具体涉及一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂及其制备方法。

背景技术

长纤维注射(缩写为LFI)是聚氨酯复合材料的重大研发成果。它于1995年由德国克劳斯玛菲公司首先推出，作为较新的工艺，LFI是令人关注的成型方法。由于在LFI工艺中纤维和树脂被同时送人，成型时间得以缩短。此外，LFI用的是无捻粗纱而不是布、毡或预成型体，所以原料成本更低。此外从拜耳公司提供的数据看，LFI成型的制品的拉伸强度与弯曲强度较相同玻璃纤维含量的SMC制品高，且密度大大降低，这样可以减轻制品的重量，如交通运输行业，将减少车、船等的油耗，降低运输成本。

它在很多领域有着广泛的应用，如在汽车及其它车辆市场首先采用LFI聚氨酯来制造结构或半结构件，如车顶组件、厢式货车后门、重卡板材、公共汽车行李架、拖拉机罩和翼子板、推土机车身板等；在建筑业人LFI在住宅构件中具有很大潜力，如门的面板、空调室外机罩等；在娱乐休闲方面也有用LFI制造冲浪船身、水疗舱的报道。

LFI是一种新型复合材料成型工艺，使用新型聚氨酯树脂体系，其未来市场前景巨大，该产品的开发成功，能大大展示生产控制水平和研发实力，意义重大。

国外已有Camoplast公司采用LFI工艺生产摩托艇壳体，长久以来私人船舶的船身都是以玻璃纤维增强聚酯树脂为原料，使用机器人外壳成型(RSMTM)工艺或片状模塑料(SMC)加工工艺，对此Camoplast和拜耳以及德国塑机生产商克劳斯玛菲(KraussMaffei)携手推出了Camoplast长玻璃纤维工艺，可以满足客户对坚固轻质的私人船舶船身的要求，并可达到A级表面光度，且节约成本，且随着技术的推广，未来的市场量将进一步扩大；此外还将在车辆部件中得到应用，如汽车制造商Velozzi公司于2009年11月12日宣布在其新能源车辆研发项目中纳入加拿大复合材料制造商Camoplast公司为合作伙伴，利用Camoplast公司的长纤维技术来制造汽车部件。

国内也有一些汽车配件公司在汽车外饰件领域进行开发，如富维公司已购买了KraussMaffei的LFI设备，用来开发汽车相关配件；协统汽车配件公司也在开发此工艺来替代RTM等传统成型工艺生产汽车配件。

LFI是一种新技术，LFI工艺将逐步的取代常规的喷射工艺与SMC工艺，在造船，运输、建筑等行业应用，将有着巨大的市场前景，预计未来用纱量将达到2万吨/年。

作为较新的成型工艺，LFI对于玻璃纤维的具体详细的要求并不明确，根据LFI生产工艺的要求，其玻纤产出速度可高达1200m/min，为常规喷射速度的3-4倍，这要求纱线具有优异的切割顺畅性，这种顺畅性的要求需要一种全新的润滑体系。

玻纤浸润剂则是LFI用喷射纱的关键技术，在玻纤加工过程中起到保护玻璃纤维的作用，并且与基体树脂有良好的结合性能，对于喷射过程中的短切性和顺畅性起着至关重要的作用，决定喷射过程的顺畅性和最终制品的性能好坏。因此，亟需开发一种性能优良的玻纤浸润剂。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，使得玻璃纤维均匀分散在树脂基体中，能够满足LFI所需的连续加工性能。玻纤必须具有高滑爽性、高速短切性以保证LFI生产的顺畅性。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，包括以下重量百分比的组分：

酸液0.1～0.5％、偶联剂A 1～5％、偶联剂B 0.1～0.5％、成膜剂A 5～10％、成膜剂B1～5％、润滑剂A 0.1～0.5％、润滑剂B 0.1～0.5％、抗静电剂0.1～0.5％，余量为水。

进一步地，包括以下重量百分比的组分：

酸液0.15％、偶联剂A 1％、偶联剂B 0.1％、成膜剂A 8％、成膜剂B 4％、润滑剂A0.1％、润滑剂B 0.1％、抗静电剂0.1％，余量为水。

进一步地，偶联剂A为钛酸酯；偶联剂B为乙烯基三乙氧基硅烷。本申请中偶联剂为双组分，双组分的偶联剂保证了制品强度的同时，也提高产品的高速短切性能。

进一步地，本申请中成膜剂为双组分，其中，成膜剂A为硅烷改性PVAc乳液，含量为8.0％，该组分为主成膜剂，购自德国汉高公司，其产品批号为9937。为保证玻纤的良好的耐潮性能和短切分散性能；成膜剂B为环氧改性聚氨酯乳液，含量为4.0％，该组份是为在保证玻纤的结合性能的前提下，保证玻纤的硬挺度和集束性，确保玻纤的短切顺畅性能。

进一步地，成膜剂B为环氧改性聚氨酯乳液。

进一步地，润滑剂A为石蜡乳液；润滑剂B为阳离子聚酰胺乳液，购自德国科凯公司，其产品型号为6760L。本申请中润滑剂为双组份，能够有效的确保玻纤具有良好的滑爽性。

进一步地，抗静电剂为有机铵盐。

进一步地，酸液为盐酸或冰醋酸。

该玻璃纤维浸润剂的制备过程为常规混合制备，在此不再赘述。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置该配方，具有特定含量的各个组分相互作用，更好地起到玻璃纤维与树脂的界面桥梁作用，使制备出的玻纤纱与树脂结合牢固、强度高、耐候性强，不易受雨淋、紫外线照射或大气腐蚀破坏。

2、本发明通过设置成膜剂为改性聚氨酯乳液和改性PVAc乳液，使玻璃纤维具有良好的结合性能和短切性能。

3、本发明通过设置润滑剂为石蜡乳液和阳离子聚酰胺乳液，使玻璃纤维达到极佳润滑性、分散性，减少毛羽量，同时保证了制品的强度。

4、本发明通过设置抗静电剂为有机铵盐，使玻璃纤维经过烘制后吸收一定量水分，在玻璃纤维表面形成导电通路，防止电荷被吸附在玻璃纤维表面堆积，影响玻璃纤维短切后的分散均匀性。

5、本发明采用独特的玻璃纤维浸润剂配方生产出的玻璃纤维分散性好、短切性能好、无静电累积、与基体树脂的结合性能好、耐老化，质量稳定。

6、对于玻璃纤维来说，其滑爽性能越低越好。而采用本发明制备得到的浸润剂生产的玻璃纤维的滑爽性能够降低至1430N/cm，甚至可以是低至1428N/cm，但普通的合股纱的滑爽性能则是普遍在1600N/cm左右。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其由以下重量百分比的组分组成：

盐酸(37％)0.15％、钛酸酯1％、乙烯基三乙氧基硅烷0.1％、硅烷改性PVAc乳液8％、环氧改性聚氨酯乳液4％、石蜡乳液0.1％、阳离子聚酰胺乳液0.1％、有机铵盐0.1％，余量为水。

本发明的浸润剂应用于LFI用纱的生产，一般采用的拉丝工艺为1600孔铂金漏板拉丝，最终的每根原丝由200根纱束合股而成，单纤维直径控制在14微米，烘干工艺可采用蒸汽和热风烘干，烘干时间为13.5小时，最终产品为2400/4800Tex，LOT％为1.45±0.15％。

采用上述浸润剂配方生产的玻璃纤维性能测试如下：

毛羽0.65mg/kg；硬挺度170mm；静电性/半衰期2s；分散性4.8；滑爽性1433N/cm，而普通合股纱的滑爽性则是达到了1600N/cm左右；顺畅性：顺畅。

实施例2

冰醋酸0.15％、钛酸酯1％、乙烯基三乙氧基硅烷0.1％、硅烷改性PVAc乳液8％、改性聚氨酯乳液5％、石蜡乳液0.1％、阳离子聚酰胺乳液0.1％、有机铵盐0.1％，余量为水。

本发明所述浸润剂应用于LFI纱的生产，一般采用的拉丝工艺为1600孔铂金漏板拉丝，最终的每根原丝由200根纱束合股而成，单纤维直径控制在14微米，烘干工艺可采用蒸汽和热风烘干，烘干时间为13.5小时，最终产品为4800Tex，LOT％为1.45±0.15％。

采用上述浸润剂配方生产的玻璃纤维性能测试如下：

毛羽0.5mg/kg；硬挺度165mm；静电性/半衰期2s；分散性4.9；滑爽性1428N/cm，而普通合股纱的滑爽性则是达到了1600N/cm左右；顺畅性：顺畅。

本发明实施例是根据透明板材纱的技术特点，通过玻璃纤维浸润剂的特定的原料及配方，制备出质量稳定、满足客户需求的透明板材纱产品。

实施例3

冰醋酸0.1％、钛酸酯1％、乙烯基三乙氧基硅烷0.5％、硅烷改性PVAc乳液10％、改性聚氨酯乳液3％、石蜡乳液0.5％、阳离子聚酰胺乳液0.5％、有机铵盐0.5％，余量为水。

Claims

1.一种用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

3.根据权利要求1或2所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述偶联剂A为钛酸酯；偶联剂B为乙烯基三乙氧基硅烷。

4.根据权利要求1或2所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述成膜剂A为硅烷改性PVAc乳液；成膜剂B为改性聚氨酯乳液。

5.根据权利要求1或2所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述润滑剂A为石蜡乳液；润滑剂B为阳离子聚酰胺乳液。科凯6760L。

6.根据权利要求1或2所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述抗静电剂为有机铵盐。

7.根据权利要求1或2所述的用于生产LFI用纱的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述酸液为盐酸或冰醋酸。