CN115012219A - 一种玻璃纤维布及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃纤维布及其制备工艺，涉及玻璃纤维布制作技术领域。所述的制备方法包括以下步骤：(1)对玻璃纤维布进行清洗，干燥；(2)将干燥后的玻璃纤维布浸入表面处理剂中进行浸渍处理；(3)将浸渍后的玻璃纤维布进行干燥、烘干，即得到处理后的玻璃纤维布。其中，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：环氧树脂乳液10‑20份、偶联剂2‑5份、增塑剂0.5‑1份、成膜剂5‑10份、抗氧剂2‑6份和消泡剂3‑6份；本身请通过对偶联剂和增塑剂的组分进行控制，显著提高了玻璃纤维布的综合性能，提高了玻璃纤维布的弯力学性能和绝缘性。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维布制作技术领域，具体涉及一种玻璃纤维布及其制备工艺。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁和氧化钠等，它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺，最后形成各类产品；玻璃纤维种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差，玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等各个领域。
玻璃纤维布作为近现代的一种生产工业上的新型材料，由于其具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等优点被广泛运用于船体、贮罐、冷却塔、船舶、车辆、槽罐、建筑等各个领域中。但是玻璃纤维制品同玻璃一样，性脆，容易断裂；而且，耐磨性差，长时间使用容易导致其损坏旦有尖锐物品在其表面刮划，会造成无法修复的磨损，因此需要添加不同的材料对玻璃纤维布进行改进。
如中国专利申请201610768497.0中公开了一种高耐磨玻璃纤维布及其制备方法，该方法步骤如下：(1)玻璃纤维单丝平织，得到基础玻纤布；(2)将基础玻纤布置于浆料中浸渍2-3小时；(3)挤压出基础玻纤布上的多余浆料，排除气泡，得到预成型玻纤布；(4)以玻璃纤维单丝经平行集束得到原丝，将原丝切割成60-70mm长，并将其随机均匀铺设于预成型玻纤布上，接着涂覆粘结剂，加热固化，得到基材；(5)在基材的两侧均匀涂覆步骤(2)中的浆料，然后将其进行紫外固化，即得。该发明通过添加浆液对玻璃纤维布进行改进，明显提高了玻璃纤维布耐磨性、弯曲度和抗冲击强度，使玻璃纤维布具有较好的机械强度。
再如中国专利申请202010839970.6中公开了一种高耐磨玻璃纤维布及其制备方法。所述高耐磨玻璃纤维布，包括以下重量份原料：玻璃纤维40-50份、环氧树脂5-8份、氧化锌6-9份、苯甲酸钠5-10份、氧化铝2-4份、丁酸甲酯6-8份、硅烷偶联剂3-5份、抗氧剂3-6份、消泡剂4-7份、耐磨微粉5-8份、抗冲击改质剂0.5-1份。该发明提供一种高耐磨玻璃纤维布及其制备方法，该玻璃纤维布通过在其表面均匀涂覆耐磨微粉、抗氧剂、消泡剂以及抗冲击改质剂混合的涂料，能有效的改善璃纤维布整体的耐腐蚀、耐磨损、强度等特性，具有极高的耐磨性能。
但是上述方法得到的玻璃纤维布的并没有关注玻璃纤维布的抗冲击强度和拉伸断裂强度，以及绝缘性能，因此需要开发一种综合性能强，具有优异绝缘性能的玻璃纤维布及其制备方法。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明旨在提供一种综合性能强，具有优异绝缘性能的玻璃纤维布及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种玻璃纤维布的制备方法，包括以下步骤：
(1)对玻璃纤维布进行清洗，干燥；
(2)将干燥后的玻璃纤维布浸入表面处理剂中进行浸渍处理；
(3)将浸渍后的玻璃纤维布进行干燥、烘干，即得到处理后的玻璃纤维布。
其中，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：环氧树脂乳液10-20份、偶联剂2-5份、增塑剂0.5-1份、成膜剂5-10份、抗氧剂2-6份和消泡剂3-6份。
优选地，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：
环氧树脂乳液15-18份、偶联剂3-4份、增塑剂0.5-0.8份、成膜剂6-10份、抗氧剂3-5份和消泡剂4-5份。
再优选地，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：
环氧树脂乳液18份、偶联剂4份、增塑剂0.5份、成膜剂8份、抗氧剂4份和消泡剂5份。
其中，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂乳液；
所述的双酚A环氧树脂乳液的粘度为14.5-18.6Pa.s，环氧值为0.400-0.410mol/100g；所述的双酚A环氧树脂乳液可以是商业购买产品，或通过常规方法合成的产品。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种；
优选地，所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸酯和三异硬脂酸钛酸异丙酯中的一种或几种；
再优选地，所述的偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯中的一种或几种；
进一步优选地，所述的偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
再进一步优选地，所述的偶联剂为质量比1-3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
更进一步优选地，所述的偶联剂为质量比3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物。
所述的增塑剂为环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的混合物；所述的环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的质量比为1-2:1:1-2；
优选地，所述的环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的质量比为2:1:2。
所述的成膜剂为丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物。
在一些优选实施方案中，所述的成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比为10-20：5-10:1；优选为12-16:8-10:1；再优选为8:4:0.5。
所述的抗氧剂为抗氧剂168。
所述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
上述步骤(2)中所述的浸渍时间为5-10min；
上述步骤(4)的所述的干燥温度为100-200℃，时间为5-10min；所述的烘干温度为200-250℃，时间为10-15min。
另一方面，提供了上述玻璃纤维布在制备层压板中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明以玻璃纤维为基材，制备得到一种玻璃纤维布，并对玻璃纤维布进行表面处理，显著提高了玻璃纤维布的力学性能；
本发明采用环氧树脂作为浆料，并加入了氧化物显著提高了玻璃纤维布的抗拉强度；
(2)由于玻璃纤维脆性较大，在加工过程中玻璃纤维的强度将降低，并且本领域公知偶联剂可以改善玻璃纤维的表面性能，实现无机物和有机物之间良好的界面结合，从而起到了一个桥梁的作用，因而选择合适的偶联剂对于玻璃纤维的应用效果影响巨大；本发明在实施过程中意外发现采用乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物为偶联剂能够明显提高玻璃纤维布的强度；
(3)本发明采用环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的混合物作为增塑剂，明显提高了浆料与玻璃纤维布的浸透性和粘结性；本发明通过控制各组分的具体成分以及配比，使得到的玻璃纤维布具有优异的综合性能，以及优异绝缘性。
具体实施方式
本发明中提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所解释的所有特征可与任意方法形式并用，说明书中揭示的各个特征，可被任何可提供相同、均等或相似目的的取代性特征取代。因此除有特殊说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
基础实施例一种玻璃纤维布的制备方法
包括如下步骤：
(1)对玻璃纤维布进行清洗，干燥；
(2)将干燥后的玻璃纤维布浸入表面处理剂中进行浸渍处理；
(3)将浸渍后的玻璃纤维布进行干燥、烘干，即得到处理后的玻璃纤维布。
其中，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：环氧树脂乳液10-20份、偶联剂2-5份、增塑剂0.5-1份、成膜剂5-10份、抗氧剂2-6份和消泡剂3-6份。
上述步骤(2)中所述的浸渍时间为5-10min；
上述步骤(4)的所述的干燥温度为100-200℃，时间为5-10min；所述的烘干温度为200-250℃，时间为10-15min。
实施例1一种玻璃纤维布及其制备方法
包括以下重量份的组分：
双酚A环氧树脂乳液10份、偶联剂2.5份、增塑剂0.5份、丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物5份、抗氧剂168 2份、聚二甲基硅氧烷3份。
所述的偶联剂为质量比1:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
所述的增塑剂为质量比2:1:1环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯。
制备方法：与基础实施例相同。
实施例2一种玻璃纤维布及其制备方法
包括以下重量份的组分：
双酚A环氧树脂乳液20份、偶联剂5份、增塑剂1份、丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物10份、抗氧剂168 6份和聚二甲基硅氧烷6份。
偶联剂为质量比3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
增塑剂为质量比1:1:2环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯。
制备方法：与基础实施例相同。
实施例3一种玻璃纤维布及其制备方法
包括以下重量份的组分：
环氧树脂乳液18份、偶联剂4份、增塑剂0.5份、丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物6份、抗氧剂168 3份和聚二甲基硅氧烷5份。
所述的偶联剂为质量比2:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
所述的增塑剂为质量比1:1:1环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯。
制备方法：与基础实施例相同。
实施例4一种玻璃纤维布及其制备方法
包括以下重量份的组分：
环氧树脂乳液18份、偶联剂4份、增塑剂0.5份、丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物8份、抗氧剂168 4份和聚二甲基硅氧烷5份
所述的偶联剂为质量比3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物；
所述的增塑剂为质量比2:1:2环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯。
制备方法：与基础实施例相同。
对比例1
与实施例4的区别在于：偶联剂为质量比5:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物(其中偶联剂的总质量与实施例4相同)。
其他原料以及制备方法与实施例4相同。
对比例2
与实施例4的区别在于：偶联剂为质量比0.2:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物(其中偶联剂的总质量与实施例4相同)。
其他原料以及制备方法与实施例4相同。
对比例3
与实施例4的区别在于：增塑剂为质量比0.5:1:1环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯(其中增塑剂的总质量与实施例4相同)。
其他原料以及制备方法与实施例4相同。
对比例4
与实施例4的区别在于：所述的成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比为4:5:1，(其中成膜剂、偶联剂和增塑剂的总质量与实施例4相同)。
其他原料以及制备方法与实施例4相同。
对比例5
与实施例4的区别在于：所述的成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比为15:4:1，(其中成膜剂、偶联剂和增塑剂的总质量与实施例4相同)。
其他原料以及制备方法与实施例4相同。
对比例6
专利CN111926571A中第二实施例公开的玻璃纤维布。
效果测试
1、力学性能
按照GB/T1303.4-2009标准中型号为EPGC201的要求对玻璃纤维布进行力学性能，检测结果见下表1。
表1
| 平行层向抗冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) | 拉伸断裂强度(MPa) | |
| 实施例1 | 58.9 | 385 |
| 实施例2 | 59.2 | 389 |
| 实施例3 | 60.8 | 394 |
| 实施例4 | 62.7 | 406 |
| 对比例1 | 56.2 | 362 |
| 对比例2 | 56.9 | 365 |
| 对比例3 | 57.5 | 379 |
| 对比例4 | 52.9 | 354 |
| 对比例5 | 53.6 | 358 |
| 对比例6 | 55.8 | 362 |
根据上表1的检测数据可以看出，本申请制备的玻璃纤维布具有较好的力学性能，尤其是实施例4制备的玻璃纤维布的力学强度最优；对比例1-3改变偶联剂或增塑剂的配比会在一定程度上影响玻璃纤维布的力学性能，使冲击强度和断裂伸长强度降低，对比例4-5改变成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比也会在一定程度上影响玻璃纤维布的力学性能；对比例6采用现有技术制备的玻璃纤维布力学性能明显不如本申请实施例。
2、电气性能
按照GB/T1303.4-2009标准中型号为EPGC201的要求对玻璃纤维布进行电气性能，测试结果见下表2。
表2
根据上表2的检测数据可以看出，本申请制备的玻璃纤维布具有较好的绝缘性能，尤其是实施例4制备的玻璃纤维布的绝缘性能最优；对比例1-3改变偶联剂或增塑剂的配比会在一定程度上影响玻璃纤维布的绝缘性，使绝缘性降低，尤其是偶联剂对绝缘性具有较大影响；对比例4-5改变成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比也会明显影响玻璃纤维布的绝缘性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (12)
1.一种玻璃纤维布的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对玻璃纤维布进行清洗，干燥；
(2)将干燥后的玻璃纤维布浸入表面处理剂中进行浸渍处理；
(3)将浸渍后的玻璃纤维布进行干燥、烘干，即得到处理后的玻璃纤维布；
其中，所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：环氧树脂乳液10-20份、偶联剂2-5份、增塑剂0.5-1份、成膜剂5-10份、抗氧剂2-6份和消泡剂3-6份；
所述的成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比为10-20：5-10:1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：
环氧树脂乳液15-18份、偶联剂3-4份、增塑剂0.5-0.8份、成膜剂6-10份、抗氧剂3-5份和消泡剂4-5份。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的表面处理剂，按重量份数计包括以下组分：
环氧树脂乳液18份、偶联剂4份、增塑剂0.5份、成膜剂8份、抗氧剂4份和消泡剂5份。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂乳液；
所述的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种；
所述的成膜剂为丙烯酸(酯)类/辛基丙烯酰胺共聚物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸酯和三异硬脂酸钛酸异丙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为质量比1-3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为质量比3:2:1的乙烯基三氯硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷和三异硬脂酸钛酸异丙酯的混合物。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂为环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的混合物；所述的环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的质量比为1-2:1:1-2。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的环氧大豆酸油辛酯、癸二酸二丁酯和柠檬酸三乙酯的质量比为2:1:2。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的成膜剂、偶联剂和增塑剂的质量比为8:4:0.5。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的浸渍时间为5-10min；步骤(4)的所述的干燥温度为100-200℃，时间为5-10min；所述的烘干温度为200-250℃，时间为10-15min。
12.根据权利要求1-11任一项所述的制备方法制备得到的玻璃纤维布在制备层压板中的应用。
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