CN115140953A - 一种以双酚a型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，其浸润剂包括以下体积百分比含量：成膜剂5～9％、偶联剂0.8～1.2％、润滑剂0.2～0.6％、抗静电剂0.05～0.15％，其余为去离子水，其主成膜剂为双酚A二缩水甘油醚乳液，其制备方法包括偶联剂的水解、成膜剂的稀释、浸润剂的配制等，有效增加纤维强度、提高纤维与成膜剂的粘结性、增强乳液的浸润效果。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂及其制备方法。
背景技术
玄武岩纤维是利用天然玄武岩矿石经高温熔融拉丝而成的一种高性能无机硅酸盐纤维，是一种无环境污染的、不致癌的绿色环保纤维。玄武岩纤维在生产过程中不需要加入任何添加剂，对环境污染小，其产品废弃可直接排放，对生态环境无危害，是一种名副其实的绿色环保材料，被誉为21世纪新型绿色环保型纤维，也是我国未来重点发展的四大高性能纤维之一。玄武岩纤维相比于其他纤维具有力学性能优异、抗腐蚀、耐碱、抗疲劳、绝缘性好、可在较大温度范围内工作等优点，在石油化工、建筑、航天航空以及汽车船舶等领域得到了广泛的应用。
然而玄武岩纤维表面能较高，光滑且呈惰性，这导致其与树脂基体之间的粘结程度差、界面结合强度不高，对成型后的材料性能尤其是绝缘性能影响较大。浸润剂是由成膜剂、润滑剂、抗静电剂以及偶联剂等多种组分混合而成的。浸润剂涂覆是玄武岩纤维工业生产过程中非常重要的一个步骤，涂覆后的玄武岩纤维经烘纱工艺除去浸润剂中的水分，使浸润剂发生一系列物理和化学作用，来改善玄武岩纤维的力学性能。不过，目前国内针对玄武岩纤维专用浸润剂更多的是直接借鉴传统玻璃纤维的处理方法。因玄武岩纤维与玻璃纤维相比金属离子因配位数未满足与大气水分缔结而羟基化，表面负极性更大，表面张力和表面能更大，进而导致传统浸润处理方法适用性不强，无法充分发挥玄武岩纤维优异的力学性能。面对国家的重大节能环保新举措，开发绿色环保、价格低廉，并能显著提高玄武岩纤维力学性能的浸润剂具有科学发展的意义。
专利CN102745908A公开了一种增强纺织型玻璃纤维浸润剂及其制备方法，其以环氧树脂、三氟化硼乙醚、PEG 400、以及水作为成膜剂，代替纺织型浸润剂中的淀粉、石蜡，提高了浸润剂的浸透性、纺织性、玻璃纤维布强度等。但纤维受到外力的作用，纤维表面容易出现裂纹等，影响纤维及织物的力学性能。
专利CN201210401128.X公开了一种玄武岩纤维表面改性浸润剂，该浸润剂采用聚氨酯及水溶性环氧树脂辅以其他物质为主成膜剂，使用时较为方便，易于制备，但使用范围受限，仅用于短切玄武岩纤维增强沥青。
专利CN201810294887.8以水性聚氨酯为成膜剂公开发明了一种自组装乳化水性聚氨酯型浸润剂，该浸润剂粘度小、分散性好、稳定性好，但其耐水解性及纤维力学性能并没有进行验证。
目前国内针对玄武岩纤维专用浸润剂的研究相对较少，工业生产并不成熟，更多直接借鉴传统玻璃纤维的处理方法。因玄武岩纤维表面特性与玻璃纤维存在较大差异，进而导致传统浸润处理方法适用性不强，无法充分发挥玄武岩纤维优异的力学性能。根据玄武岩纤维自身特性，增强其力学性能、耐候性等专用浸润剂有待开发。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂5～9％、偶联剂0.8～1.2％、润滑剂0.2～0.6％、抗静电剂0.05～0.15％，其余为去离子水；所述成膜剂包括体积比5:0～4的主成膜剂和副成膜剂，所述偶联剂包括体积比0.6～1:0～0.4的主偶联剂和副偶联剂，所述主成膜剂为双酚A二缩水甘油醚乳液。
进一步的，一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，包括以下体积百分比含量：成膜剂8％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余为去离子水。
进一步的，所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10～15份、二异氰酸酯5～8份、N-甲基二乙醇胺1～3份、丙烯酸甲酯5～7份、甲基丙烯酸甲酯3～5份、丙烯酸1～1.5份。
进一步的，所述主偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，副偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述润滑剂为聚乙二醇二油酸酯或聚乙二醇油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
进一步的，一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、偶联剂的水解：取15～25倍偶联剂体积量的去离子水，加入醋酸调节pH至3～4，剧烈搅拌逐滴加入偶联剂，滴加完毕后在功率180～360W/m3、频率为80～150kHz下超声振荡20～40min，直至无明显油状物，保持溶液pH值为5～6，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与非离子水性乳化剂溶液按照体积比为1:1～3混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，静置40～60min后，加入乳液3～5倍体积量的蒸馏水稀释，得到成膜剂稀释液，备用；
S3、取温度为60～80℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入润滑剂，去离子水和润滑剂的体积比为20:1～1.2，冷却，待用；
S4、取温度为60～80℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入抗静电剂，去离子水和抗静电剂的体积比为5:1～1.2，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入润滑剂、抗静电剂、水解偶联剂、去离子水，混合充分后在中速搅拌混合20～40min，即得到浸润剂。
进一步的，所述S1的滴加速度1～3mL/min。
进一步的，所述S1剧烈搅拌速率为200～600rpm。
进一步的，所述S2非离子水性乳化剂溶液为脂肪醇聚氧乙烯或脂肪胺聚氧乙烯醚与水混合制得体积浓度为45～60％的非离子水性乳化剂溶液。
进一步的，所述S5中速搅拌速率为100～300rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种以双酚A型环氧树脂乳液为主要成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，改善玄武岩纤维表面缺陷，提高纤维与成膜剂的粘结性，提高纤维强度，增强纤维与其他物质复合的相容性，进一步减小乳液表面张力，提高稳定性，增强浸润剂的浸润效果，提高纤维与成膜剂的粘结性，提高玄武岩纤维的断裂强度、耐候性等。
附图说明
图1为离心稳定性测试结果图；
图2为静置稳定性测试结果图；
图3为表面能测试结果图；
上述序号1-5分别表示实施例1-5。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂5％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余量为去离子水，所述成膜剂为双酚A二缩水甘油醚乳液，所述偶联剂为体积比0.6:0.4的主偶联剂和副偶联剂，主偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，副偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，润滑剂为聚乙二醇二油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐；
具体操作步骤如下：
S1、偶联剂的水解：将适量醋酸滴入20mL去离子水中并调节pH值至4，然后边搅拌边缓慢滴入0.6mL主偶联剂和0.4mL副偶联剂，搅拌速率为200rpm，滴加速度1mL/min，滴加完毕后在功率180W/m3、频率为50kHz下超声振荡30min直到表面无油膜、液体清澈透明，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与质量浓度为45％的脂肪醇聚氧乙烯溶液按照体积比为1:1混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，静置40min后，加入乳液3倍体积量的蒸馏水稀释，取5mL稀释后的成膜剂，缓慢加入50mL去离子水，搅拌后待用；
S3、取8mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的润滑剂，冷却，待用；
S4、取2mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.1mL的抗静电剂，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入S3的润滑剂、S4的抗静电剂、S1的水解偶联剂，再缓慢加入去离子水，定容至100mL，混合充分后在速率为100rpm下搅拌混合30min，即得到浸润剂。
实施例2
一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂6％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余量为去离子水，所述成膜剂包括体积比4:1的主成膜剂和副成膜剂，所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10份、二异氰酸酯5份、N-甲基二乙醇胺3份、丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸甲酯4份、丙烯酸1.5份；所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，润滑剂为聚乙二醇二油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐；
具体操作步骤如下：
S1、偶联剂的水解：将适量醋酸滴入20mL去离子水中并调节pH值至4，然后边搅拌边缓慢滴入1mL主偶联剂，搅拌速率为200rpm，滴加速度1mL/min，滴加完毕后在功率360W/m3、频率为80kHz下超声振荡30min直到表面无油膜、液体清澈透明，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与质量浓度为45％的脂肪醇聚氧乙烯溶液按照体积比为1:2混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，加入上述副成膜剂混合，静置40min后，再加入成膜剂3倍体积量的蒸馏水稀释，取6mL稀释后的成膜剂，缓慢加入50mL去离子水，搅拌后待用；
S3、取8mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的润滑剂，冷却，待用；
S4、取2mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.1mL的抗静电剂，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入S3的润滑剂、S4的抗静电剂、S1的水解偶联剂，再缓慢加入去离子水，定容至100mL，混合充分后在速率为100rpm下搅拌混合30min，即得到浸润剂。
实施例3
一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂7％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余量为去离子水，所述成膜剂包括体积比3:2的主成膜剂和副成膜剂，所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10份、二异氰酸酯5份、N-甲基二乙醇胺3份、丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸甲酯4份、丙烯酸1.5份；所述偶联剂为体积比0.8:0.2的主偶联剂和副偶联剂，主偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，副偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，润滑剂为聚乙二醇二油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐；
具体操作步骤如下：
S1、偶联剂的水解：将适量醋酸滴入20mL去离子水中并调节pH值至4，然后边搅拌边缓慢滴入0.8mL主偶联剂和0.2mL副偶联剂，搅拌速率为600rpm，滴加速度3mL/min，滴加完毕后在功率1.2kW/m3、频率为150kHz下超声振荡30min直到表面无油膜、液体清澈透明，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与体积浓度为60％的脂肪醇聚氧乙烯溶液按照体积比为1:3混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，加入上述副成膜剂混合，静置40min后，加入成膜剂5倍体积量的蒸馏水稀释，取7mL稀释后的成膜剂，缓慢加入50mL去离子水，搅拌后待用；
S3、取8mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的润滑剂，冷却，待用；
S4、取2mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的抗静电剂，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入S3的润滑剂、S4的抗静电剂、S1的水解偶联剂，再缓慢加入去离子水，定容至100mL，混合充分后在速率为300rpm下搅拌混合30min，即得到浸润剂。
实施例4
一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂8％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余量为去离子水，所述成膜剂包括体积比2:3的主成膜剂和副成膜剂，所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10份、二异氰酸酯5份、N-甲基二乙醇胺3份、丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸甲酯4份、丙烯酸1.5份；所述偶联剂为体积比0.6:0.4的主偶联剂和副偶联剂，主偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，副偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，润滑剂为聚乙二醇二油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐；
具体操作步骤如下：
S1、偶联剂的水解：将适量醋酸滴入20mL去离子水中并调节pH值至4，然后边搅拌边缓慢滴入0.6mL主偶联剂和0.4mL副偶联剂，搅拌速率为400rpm，滴加速度2mL/min，滴加完毕后在功率250W/m3、频率为100kHz下超声振荡30min直到表面无油膜、液体清澈透明，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与体积浓度为50％的脂肪醇聚氧乙烯溶液按照体积比为1:2混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，加入上述副成膜剂混合，静置50min后，加入成膜剂4倍体积量的蒸馏水稀释，取8mL稀释后的成膜剂，缓慢加入50mL去离子水，搅拌后待用；
S3、取8mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的润滑剂，冷却，待用；
S4、取2mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.1mL的抗静电剂，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入S3的润滑剂、S4的抗静电剂、S1的水解偶联剂，再缓慢加入去离子水，定容至100mL，混合充分后在速率为200rpm下搅拌混合30min，即得到浸润剂。
实施例5
一种以以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂：包括以下体积百分比含量：成膜剂9％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余量为去离子水，所述成膜剂包括体积比1:4的主成膜剂和副成膜剂，所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10份、二异氰酸酯5份、N-甲基二乙醇胺3份、丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸甲酯4份、丙烯酸1.5份；所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，润滑剂为聚乙二醇二油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐；
具体操作步骤如下：
S1、偶联剂的水解：将适量醋酸滴入20mL去离子水中并调节pH值至4，然后边搅拌边缓慢滴入1mL主偶联剂，搅拌速率为600rpm，滴加速度2mL/min，滴加完毕后在功率360W/m3、频率为120kHz下超声振荡30min直到表面无油膜、液体清澈透明，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与体积浓度为60％的脂肪醇聚氧乙烯溶液按照体积比为1:3混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，加入上述副成膜剂混合，静置60min后，加入成膜剂5倍体积量的蒸馏水稀释，取5mL稀释后的成膜剂，缓慢加入50mL去离子水，搅拌后待用；
S3、取8mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.4mL的润滑剂，冷却，待用；
S4、取2mL温度为70℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入0.1mL的抗静电剂，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入S3的润滑剂、S4的抗静电剂、S1的水解偶联剂，再缓慢加入去离子水，定容至100mL，混合充分后在速率为300rpm下搅拌混合30min，即得到浸润剂。
一、将上述实施例1～5配制的浸润剂采用涂覆机涂覆在连续玄武岩纤维，测定玄武岩纤维的拉伸强度和界面结合强度的提高率，其中初始样品的拉伸强度为2121MPa，界面结合强度为4.37MPa。
拉伸强度提高率(％)＝(A1-A0)/A0×100，
界面结合强度提高率(％)＝(B1-B0)/B0×100，
式中，A1为使用本发明浸润剂涂覆后的玄武岩纤维拉伸强度；
A0为未涂覆的玄武岩纤维拉伸强度；
B1为使用本发明浸润剂涂覆后的玄武岩纤维界面结合强度；
B0为未涂覆的玄武岩纤维界面结合强度；
测试计算结果如下表1：
本发明的浸润剂采用双酚A型环氧树脂乳液为主要成膜剂浸润玄武岩纤维，有效改善玄武岩纤维表面缺陷，能增强纤维强度，提高拉伸强度，其拉伸强度提高率达到33.3％，能够改善纤维表面缺陷，提供纤维与成膜剂的粘结性，提高界面结合强度，其界面结合强度提高率达到50.6％。
二、稳定性测试
1、离心稳定性：实施例1～5中所配制的浸润剂分别经1000RPM、3000RPM离心10min、20min、30min，结果如图1所示，所有实验样品在离心之后均无分层现象，满足评判依据。
2、静置稳定性：实施例1～5中所配制的浸润剂分别经静置7天和14天，结果如图2所示，所有实验样品在7天和14天后均无沉降现象，满足评判依据。
3、浸润剂表面能：用悬滴法对实施例1～5中所配制的浸润剂进行表面能测量，结果如表2、图3所示，浸润剂表面能均小于常规的玄纤表面能(40～50mN/m)，理论上可以确保浸润剂在纤维上铺展。
表2表面能测试结果
| 序号 | 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 表面能(mN/m) |
| 1 | 1.009 | 23.035 |
| 2 | 1.015 | 23.0016 |
| 3 | 1.015 | 24.3378 |
| 4 | 1.003 | 23.8742 |
| 5 | 1.023 | 24.6302 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：包括以下体积百分比含量：成膜剂5～9％、偶联剂0.8～1.2％、润滑剂0.2～0.6％、抗静电剂0.05～0.15％，其余为去离子水；所述成膜剂包括体积比5:0～4的主成膜剂和副成膜剂，所述偶联剂包括体积比0.6～1:0～0.4的主偶联剂和副偶联剂，所述主成膜剂为双酚A二缩水甘油醚乳液。
2.如权利要求1所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：包括以下体积百分比含量：成膜剂8％，偶联剂1％，润滑剂0.4％，抗静电剂0.1％，其余为去离子水。
3.如权利要求1或2所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：所述副成膜剂中包括以下重量份原料：聚醚二醇10～15份、二异氰酸酯5～8份、N-甲基二乙醇胺1～3份、丙烯酸甲酯5～7份、甲基丙烯酸甲酯3～5份、丙烯酸1～1.5份。
4.如权利要求1或2所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：所述主偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，副偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
5.如权利要求1或2所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：所述润滑剂为聚乙二醇二油酸酯或聚乙二醇油酸酯，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、偶联剂的水解：取15～25倍偶联剂体积量的去离子水，加入醋酸调节pH至3～4，剧烈搅拌逐滴加入偶联剂，滴加完毕后在功率180～360W/m3、频率为80～150kHz下超声振荡20～40min，直至无明显油状物，保持溶液pH值为5～6，得到水解偶联剂，备用；
S2、成膜剂的稀释：将双酚A二缩水甘油醚与非离子水性乳化剂溶液按照体积比为1:1～3混合，搅拌均匀后，边搅拌边不断滴加蒸馏水，测定体系粘度降到<50/mPa·S后，加快搅拌，得到双酚A二缩水甘油醚乳液，其乳液粒径<1μm，静置40～60min后，加入乳液3～5倍体积量的蒸馏水稀释，得到成膜剂稀释液，备用；
S3、取温度为60～80℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入润滑剂，去离子水和润滑剂的体积比为20:1～1.2，冷却，待用；
S4、取温度为60～80℃的去离子水，边搅拌边缓慢滴入抗静电剂，去离子水和抗静电剂的体积比为5:1～1.2，冷却，待用；
S5、浸润剂的配制：将上述成膜剂稀释液搅拌混合后，依次加入润滑剂、抗静电剂、水解偶联剂、去离子水，混合充分后在中速搅拌混合20～40min，即得到浸润剂。
7.如权利要求6所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：所述S1的滴加速度1～3ml/min。
8.如权利要求6所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：所述S1剧烈搅拌速率为200～600rpm。
9.如权利要求6所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：所述S2非离子水性乳化剂溶液为脂肪醇聚氧乙烯或脂肪胺聚氧乙烯醚与水混合制得体积浓度为45～60％的非离子水性乳化剂溶液。
10.如权利要求6所述的一种以双酚A型环氧树脂乳液为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：所述S5中速搅拌速率为100～300rpm。
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|---|---|---|---|---|
| CN117342804A (zh) * | 2023-09-20 | 2024-01-05 | 海南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种提升玄武岩纤维复合材料耐高温高湿性能的浸润剂及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100159243A1 (en) * | 2007-05-22 | 2010-06-24 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Sizing agent for fibers |
| JP2010163469A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Kansai Paint Co Ltd | 水性塗料組成物及び塗装方法 |
| CN108751748A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 宁波东邦新材料有限公司 | 一种玄武岩短切纤维浸润剂 |
| CN110294600A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-01 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用 |
| CN113860759A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-31 | 吉林大学 | 一种以水性聚氨酯为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100159243A1 (en) * | 2007-05-22 | 2010-06-24 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Sizing agent for fibers |
| JP2010163469A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Kansai Paint Co Ltd | 水性塗料組成物及び塗装方法 |
| CN108751748A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 宁波东邦新材料有限公司 | 一种玄武岩短切纤维浸润剂 |
| CN110294600A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-01 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用 |
| CN113860759A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-31 | 吉林大学 | 一种以水性聚氨酯为成膜剂的玄武岩纤维浸润剂制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117342804A (zh) * | 2023-09-20 | 2024-01-05 | 海南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种提升玄武岩纤维复合材料耐高温高湿性能的浸润剂及其制备方法 |
| CN117342804B (zh) * | 2023-09-20 | 2024-09-20 | 海南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种提升玄武岩纤维复合材料耐高温高湿性能的浸润剂及其制备方法 |
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