CN85108789B

CN85108789B - 玻璃纤维用增强型浸润剂

Info

Publication number: CN85108789B
Application number: CN85108789A
Authority: CN
Inventors: 汪泽霖; 陈昌洪
Original assignee: Shanghai Frp Research Institute Of State Building Materials Industry Bureau
Current assignee: Shanghai Frp Research Institute Of State Building Materials Industry Bureau
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1988-07-27
Also published as: CN85108789A

Abstract

本发明属于玻璃纤维表面处理技术领域，浸润剂主要组份为偶联剂，树脂乳液、润滑剂、抗静电剂、表面活性剂、增塑剂等，其中树脂乳液是采用高剪切乳化作为玻璃钢基体树脂的不饱和聚酯和环氧树脂。本发明浸润剂适用于短切纤维及无捻布的纤维，应用于透明玻璃钢中，玻璃钢的全光透光率达８６％以上，三年自然老化试验表明，透光率每年下降率小于３％，应用于无捻布增强的玻璃钢，可以使玻璃钢的弯曲强度及模量分别提高５０％和３０％以上，湿态强度提高一倍。

Description

玻璃纤维用增强型浸润剂

本发明属于玻璃纤维表面处理技术领域。确切地说，是一种用于处理玻璃纤维表面的增强型浸润剂，能起到改变玻璃纤维/树脂界面的组合状况，提高玻璃钢性能的作用。

玻璃纤维用浸润剂分为二大类：纺织型浸润剂和增强型浸润剂。前者是考虑拉丝和纺织过程的需要;而后者则着重考虑用作玻璃钢的增强材料，从界面角度提高玻璃钢的各种性能。

增强型浸润剂是多种组份的混合物，主要包括偶联剂、成模剂、润滑剂、表面活性剂、增塑剂、抗静电剂等。这些组份的选用及用量是随着玻璃纤维的用途不一而千变万化，其中能使玻璃纤维获得较佳性能的工艺和配方，往往都是专利保护的范围。

国内早期曾使用聚醋酸乙烯酯乳液为浸润剂的主要组份，此乳液价廉易得，并能在较大范围内改性，但因聚醋酸乙烯酯的品种很少，又不是专为玻璃纤维工业研制的，所以浸润剂的性能较差。七十年代开始使用水溶性热固性树脂。由于热固性树脂大多为油溶性的，而作为浸润剂必须是水溶性或水的乳状液，要使热固性树脂形成稳定的水乳状液，一般都将热固性树脂如环氧树脂或不饱和聚酯树脂与含有亲水基团的物质反应，如聚乙二醇等，使树脂主链上接上亲水基团，易溶于水。如水溶性环氧树脂683＃、水溶性聚酯SR-1，SR-2D等，在常州二五三厂、南京玻璃纤维工业研究设计院等单位应用于无捻布或短纤维上。这种水溶性热固性树脂乳化容易，提高了树脂对玻璃纤维的浸润性，一定程度上满足了纤维纺织工业的需要，但缺点是树脂的折光率改变了;由于水溶性树脂上亲水基因的影响，成型的玻璃钢耐水性差，并且界面组成不够理想，玻璃钢的力学性能较低，尤其是透明玻璃钢的耐水性、耐候性更差，使用寿命短，不能推广使用。国外有专利报道采用环氧树脂乳液的浸润剂，美国专利（US.P，4，448，910）介绍的乳化环氧当量大于250环氧树脂，它是在环氧树脂中加入表面活性剂和溶剂预混合，然后加入介质高剪切搅拌成树脂乳液，随即加入润滑剂、偶联剂、稳定剂作为浓溶液，然后稀释成稀溶液，作为浸润剂，这种树脂乳液一旦形成，就得加入其他组份，配制成浸润剂。

本发明的指导思想是浸润剂与基体树脂、玻璃纤维有相近的折射率，提高玻璃钢的透光率;增大玻璃钢中基体树脂与玻璃纤维的接触面积，使界面物质的组成为树脂-偶联剂-玻璃纤维的较理想状态，从而提高了玻璃钢的耐水性和耐候性，为此，将浸润剂中含量最高的成膜剂以玻璃钢基体树脂乳液所取代，而其它组份则减少到最低限度，如此用于拉丝，由于乳状液的粘度小，胶乳的颗粒小，基体树脂很容易渗入玻璃纤维束中，与玻璃纤维表面广泛接触，去除水份后，由于浸润剂中的树脂乳液与玻璃钢基体树脂相同，它们之间的相溶性好，就可增大基体树脂与玻璃纤维的接触面积，构成为树脂-偶联剂-玻璃纤维的较佳界面状态，从而提高了玻璃钢的综合性能。另一方面，由于减少了树脂与玻璃纤维界面上的水溶性物质，可提高玻璃钢的湿态强度。

本发明的浸润剂是使用作为玻璃钢基体树脂的不饱和聚酯树脂和环氧树脂，不需要专门合成，也无需对原基体树脂进行改性，将不饱和聚酯树脂或环氧树脂以溶剂稀释，并加入油溶性乳化剂构成甲组份;水溶性乳化剂的水溶液为乙组份，然后将甲、乙两组份充分混合，高剪切乳化成树脂乳液，用这种树脂乳液作为成模剂。再配以偶联剂、润滑剂、抗静电剂，表面活性剂等其他组份，构成本发明的浸润剂。它适用于短切玻璃纤维及无捻布纤维的表面处理，用这种纤维可以成型透明玻璃钢或无捻布增强的玻璃钢。

基体树脂乳化时，应不加或尽量少加有碍树脂与玻璃纤维粘结的辅助组份，浸润剂中所使用的树脂，根据用途，可加有固化剂和增塑剂，也可不加固化剂和增强剂。因此，根据需要，树脂乳液可以现用，也可以贮存备用或运输到需方，加入其他组份，配制成浸润剂。

本发明浸润剂的主要成份为玻璃钢基体树脂乳液，树脂乳化时所采用的主要助剂有：蒸馏水（或去离子水）;作为玻璃钢基体树脂的不饱和聚酯树脂或环氧树脂;溶剂;油溶性乳化剂;水溶性乳化剂;增塑剂;固化剂等。

树脂乳液中各助剂的重量百分构成如下：

助剂占树脂乳液总重量

的百分数（Wt%）

不饱和聚酯树脂（或环氧树脂） 8-50

溶剂 1-50

油溶性乳化剂 0.5～10

水溶性乳化剂 0.5～10

蒸馏水或去离子水 25-96

增塑剂 0-30

固化剂 0-15

树脂乳液中，固体含量控制在3～45%内;若玻璃钢基体树脂为不饱和聚酯树脂，溶剂可选用醇类、酯类或苯的衍生物溶剂;若玻璃钢基体树脂为环氧树脂，溶剂可选用醇类、苯的衍生物或带有环氧基团的有机化合物溶剂。

本发明的浸润剂主要由偶联剂;玻璃钢基体树脂乳液;润滑剂;表面活性剂;增塑剂;抗静电剂等组份构成，若玻璃钢基体树脂为不饱和聚酯树脂，可选用带有不饱和基团的偶联剂;若玻璃钢基体树脂为环氧树脂，可选用带有环氧基团或氨基的偶联剂。本发明浸润剂中所使用的表面活性剂、抗静电剂和增塑剂等与一般浸润剂中的相同。本发明浸润剂各组份的重量百分构成如下：

组份占浸润剂总量的百分数（Wt%）

偶联剂 0.3-1.5

玻璃钢基体树脂乳液 1-15

润滑剂 0.1-1.5

表面活性剂 0-1.5

增塑剂 0-1.5

抗静电剂 0-1.5

蒸馏水或去离子水其余

使用本发明浸润剂处理玻璃纤维，无需用特殊的拉丝设备，只是将原浸润剂换成本发明的浸润剂即可。

本发明浸润剂应用到透明玻璃钢中，可以提高玻璃钢的透光率，提高玻璃钢的耐水性，耐候性，也就是说提高了玻璃钢的使用寿命。

本发明的浸润剂应用于无捻布增强的玻璃钢，可以使玻璃钢的弯曲性能和弯曲模量分别提高50%和30%以上，湿态强度提高一倍。

实施例一：透明玻璃钢用玻璃纤维浸润剂。

195＃不饱和聚酯树脂以甲基丙烯酸甲酯溶剂稀释，根据树脂的粘度大小，树脂与溶剂之比为1∶（0.1～1），并加入1.5%（wt）的山梨醇乳化剂，构成甲组份;乙组份为高级仲醇乳化剂的水溶液，浓度为9.5%;然后将甲组份与乙组份按1∶0.5混合，经高剪切乳化为树脂乳液。浸润剂配制时各组份的重量百分含量如下：

组份占浸润剂总重量的百分数（wt%）

硅烷偶联剂A171 0.6

195＃不饱和聚酯树脂乳液 10

硬脂酸与胺类缩合物 0.1

抗静电剂 0.2

蒸馏水或去离子水其余

使用该浸润剂用一般玻璃纤维中同样的工艺和设备拉丝，然后络成粗纱，由波形瓦机组制成透明玻璃钢，纤维浸润性好，无白丝，玻璃钢的全光透过率达86%以上，三年自然老化试验证明，透光度每年下降率小于3%，耐水性、耐候性优良。

实施例二：通用型聚酯玻璃钢用玻璃纤维浸润剂。

307＃不饱和聚酯树脂以溶剂邻苯二甲酸乙丙烯酯稀释。根据树脂粘度的大小，树脂与溶剂重量之比为1∶（0.1-1），并加入2%（wt）的S-60乳化剂和6%（wt）的增塑剂构成甲组份;乙组份为高级仲醇乳化剂的水溶液，浓度为9.5%;然后将甲、乙两组份按1∶0.7混合，经高剪切乳化成树脂乳液。浸润剂配制时各组份的重量百分含量如下：

组份占浸润剂总重量的百分数（wt%）

偶联剂A：Z-6031 0.4

偶联剂B：沃兰 1

307＃不饱和聚酯树脂乳液 10

硬脂酸及胺类缩合物 0.1

表面活性剂 0.2

抗静电剂 0.2

蒸馏水或去离子水其余

使用该浸润剂，用一般玻璃纤维中同样的工艺和设备拉丝，然后络成粗纱，用箭杆织布机织成无捻方格布，然后成型冷固化的通用型聚酯玻璃钢，其力学性能为：

拉伸强度大于3000kg/cm²，最高达3800kg/cm²。

弯曲强度大于5000kg/cm²，最高达6300kg/cm²。

沸水二小时弯曲强度保留率在90%以上。

实施例三：环氧玻璃钢用玻璃纤维浸润剂。

6828＃环氧树脂以溶剂环氧丙烷丁基醚稀释，根据树脂粘度大小，树脂与溶剂之比为1∶（0.1-1），并加2%（wt）的山梨醇乳化剂和8%（wt）的增塑剂构成甲组份，乙组份为高级仲醇的水溶液，浓度为9.5%，然后将甲、乙两组份按1∶0.5混合，经高剪切乳化为树脂乳液。浸润剂配制时各组份的重量百分含量如下：

组份占浸润剂总重量的百分数（wt%）

偶联剂A：KH-550 0.3

偶联剂B：沃兰 1

6828＃环氧树脂乳液 10

硬脂酸及胺类缩合物 0.1

表面活性剂 0.2

蒸馏水或去离子水其余

使用该浸润剂用一般玻璃纤维中同样的工艺和设备拉丝，然后络成粗纱，制成单向纤维环氧玻璃钢，其薄板压缩强度提高20%以上。

上述本发明的实施例主要是为了对本发明的目的和构成进一步加以说明，使实施者更容易理解和实施，无论如何不是限制本发明。因此，对那些在本技术领域内训练有素的人员应该很明显地是可以对本发明浸润剂中的基体树脂、乳化剂、偶联剂、溶剂等各组份的选用和范围作出各种各样的变体和改进，而不偏离本发明的精神实质。

Claims

1、一种用于玻璃纤维的增强型浸润剂，由偶联剂、成膜剂、增塑剂、表面活性剂、抗静电剂构成，其中成膜剂可以采用树脂乳液。本发明的特征在于浸润剂中含量最高的成膜剂采用玻璃钢基体不饱和聚酯树脂乳液，其他组份减少到最低限度。浸润剂的构成（占浸润剂重量%）为：

a、1～15%玻璃钢基体不饱和聚酯树脂乳液;

b、0.3～1.5%偶联剂;

c、0.1～1.5%润滑剂;

d、0～1.5%表面活性剂;

e、0～1.5%增塑剂;和

f、0～1.5%抗静电剂;

g、其余为蒸馏水或去离子水。

2、据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于玻璃钢基体不饱和聚酯树脂中加入溶剂、油溶性乳化剂及水溶性乳化剂的水溶液高剪切乳化而成。玻璃钢基体不饱和聚酯树脂乳液的构成（占树脂乳液的重量%）为：

a、8～50%玻璃钢基体不饱和聚酯树脂;

b、1～50%溶剂;

c、0.5～10%油溶性乳化剂;

d、0.5～10%水溶性乳化剂;

e、25～96%蒸馏水或去离子水;

f、0～30%增塑剂;

g、0～15%固化剂。

3、据权利要求1或2所述的浸润剂，其特征在于玻璃钢基体不饱和聚酯树脂乳液的固体含量控制在3～45%（Wt）内。

4、据权利要求2所述的浸润剂，其特征在于溶剂可选用醇类、酯类或苯的衍生物溶剂。