耐碱短切玻璃纤维浸润剂的制作方法
【专利摘要】本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂涉及一种含有有机材料的玻璃纤维表面处理剂。其由成膜剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂、Ph调节剂和去离子水组成，所述的成膜剂为聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂，它们的质量比为2.0-20.0：15.0-2.5：1.0-10。本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂适合于4mm-24mm的耐碱短切纤维，其浸润生产出的耐碱短切玻璃纤维具有良好耐碱性、集束性、耐磨性、耐水性、短切性、分散性和抗静电性。在水泥混合搅拌过程中可以不散纱，保持原丝的集束状态。
【专利说明】耐碱短切玻璃纤维浸润剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含有有机材料的玻璃纤维表面处理剂。
【背景技术】
[0002]耐碱玻璃纤维，又称AR玻璃纤维，英文:alkali_resistant glass fiber,主要用于增强水泥制品(简称GRC)的增强基材，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。普通玻璃纤维都不耐碱，耐碱玻璃纤维的主要玻璃成分除了含有SiO2 (58%-62%)、Na2O (8%-13%)外，还含有ZrO2 (13%-16%) ,TiO2 (4%_8%)，它的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，在5%Na0H溶液中90°C下侵蚀72小时，失重为4%。
[0003]耐碱纤维的玻璃成分含有ZrO2 (13%-16%),纤维脆性大、刚性大,使用的浸润剂不同于一般增强聚合物的浸润剂，由于它增强水泥制品是在一种强碱、动态摩擦条件下使用，工艺要求这种浸润剂不但对玻璃纤维要有极好的集束性、短切性、分散性和抗静电性外，必须要具备一定的耐碱性，耐水性和耐磨性，当纤维与水泥、沙子、水混合后，在碱性的水泥砂浆浸泡、搅拌5-20分钟，使用过程中，纤维必须保持不开纤，不断裂、不能产生毛羽，以达到应用效果。
[0004]耐碱短切纤维对浸润剂的要求更高，现有的耐碱玻纤浸润剂大多采用聚丙烯酸酯和醋酸乙烯酯为主成膜剂的浸润剂配方如美国专利US.4289536，存在的问题:1、只能满足短切12 mm -24 mm的短切纤维，短切4 mm、6 mm、8 mm生产大量毛羽。2、耐碱性、耐水、耐磨性差，经水泥砂浆搅拌后，部分纤维开纤，产生毛团，致使水泥制品的强度低、不均匀，表面不光滑，达不到使用要求 。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种能改善耐碱玻璃纤维的集束性、耐磨性、耐水性、短切性、分散性和抗静电等性能的耐碱短切玻璃纤维浸润剂。
[0006]本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，由成膜剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂和水组成，其特征在于所述的成膜剂为聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂，它们的质量比为2.0-20.0:15.0-2.5:1.0_10。
[0007]优选地，所述的聚丙烯酸酯成膜剂为环氧树脂改性聚丙烯酸酯成膜剂、水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯成膜剂、乙烯类单体改性聚丙烯酸酯成膜剂、醋酸乙烯酯改性聚丙烯酸酯成膜剂和N-羟甲基丙烯酸酰胺改性聚丙烯酸酯成膜剂中的一种或多种。它们可以使用常规的改性方法制得，也可以选用市售的常规改性产品。
[0008]更优选地，所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为:
聚丙烯酸酯成膜剂2.0-20.0%
环氧树脂乳液成膜剂 15.0-2.5%
水溶性环氧树脂成膜剂 1.0-10%冰醋酸0.01-1.0%
硅烷偶联剂0.1-1.0%
有机硅润滑剂0.01-1.0%
阳离子润滑剂0.01-1.5%
抗静电剂0.1-1.5%
余量去离子水。
[0009]或者更优选地，所述的聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂的质量比为4.0-18.0:10.0-4.5:3.0-8.0。
[0010]进一步优选地，所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为:
聚丙烯酸酯成膜剂4.0-18.0%
环氧树脂乳液成膜剂 10.0-4.5%
水溶性环氧树脂成膜剂 3.0-8.0%
冰醋酸0.06-0.7%
硅烷偶联剂0.2-0.8%
有机硅润滑剂0.03-0.8%
阳离子润滑剂0.05-1.2%
抗静电剂0.2-1.2%
余量去离子水。
[0011]或者进一步优选地，所述的聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂的质量比为6.0-13.0:8.0-5.0:5.0-7.0。
[0012]更进一步优选地，所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为:
聚丙烯酸酯成膜剂6.0-13.0%
环氧树脂乳液成膜剂 8.0-5.0%
水溶性环氧树脂成膜剂 5.0-7.0%
冰醋酸0.1-0.4%
硅烷偶联剂0.3-0.6%
有机硅润滑剂0.06-0.6%
阳离子润滑剂0.1-1.0%
抗静电剂0.4-0.8%
余量去离子水。
[0013]所述的阳离子润滑剂可以是常规市售的阳离子润滑剂，在优选的情况下，可以是硝酸锂、氯化锂和氯化铵中的一种或多种。
[0014]本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂可以用如下方法制备而成:
⑴将用总水量30%去离子水与冰醋酸混合并搅拌均匀:
⑵再加入硅烷偶联剂搅拌30-60分钟，搅拌速度在60r/m ；
(3)然后加入聚丙烯酸酯成膜剂、环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧成膜剂，搅拌10_20min,搅拌速度在60r/m ；
⑷接着加入预先用5-10倍、50-80°C的去离子水稀释好的有机硅润滑剂和阳离子润滑剂，搅拌5-15min,搅拌速度在60r/m ；(5)再加入预先用10-20倍去离子水稀释好的抗静电剂，继续搅拌10-20min，搅拌速度在 60r/m ；
(6)最后加入总量减去步骤1、4、5使用后的去离子水，搅拌15-25min，搅拌速度在60r/m,即可。
[0015]本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂可以用如下方法使用:耐碱玻璃球经过坩埚二次熔化后从坩埚底部的孔板中流出，经冷却和拉丝机牵引后成纤维，在坩埚漏嘴到拉丝机之间必须经过一个转动的涂油器，涂油器将上述的浸润剂施加到单丝纤维上，然后被卷绕到拉丝机头上，从机头上退下绕丝筒，经100°C -150°c烘干炉烘10-16小时，再经短切机短切成要求的定长的纤维。
[0016]本发明所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂适合于4mm-24mm的耐碱短切纤维，其浸润剂生产出的耐碱短切玻璃纤维具有良好耐碱性、集束性、耐磨性、耐水性、短切性，分散性和抗静电性，在水泥混合搅拌过程中可以不散纱，保持原丝的集束状态。
【具体实施方式】
[0017]实施例1。
[0018]1、将30公斤去离子水置于配制罐中，加入0.01公斤冰醋酸并搅拌均匀:
2、将0.1公斤的偶联剂(美国GE Silicones, A-174)加入搅拌，水解30-60分钟，呈无油珠透明液体，搅拌速度在60r/m ；
3、将2.0公斤的聚丙烯 酸酯成膜剂(西安友基复合材料有限公司，YG5016)、15公斤环氧树脂乳液成膜剂(西安友基复合材料有限公司，YG1250)和I公斤水溶性环氧成膜剂(西安友基复合材料有限公司，YG801)加入反应釜中搅拌10-20min，搅拌速度为60r/m ；
4、向配制罐中加入预先用50-80°C的0.1公斤去离子水稀释0.01公斤有机硅润剂的稀释液(西安中创复合材料有限公司，ZC-315)，加入预先用50-80°C的0.1公斤去离子水稀释0.01公斤的阳离子润滑剂的稀释液(美国EMERY ,6760L)继续搅拌5_15min，搅拌速度为 60r/m ；
5、向配制罐中加入预先用2公斤去离子水稀释0.1公斤的抗静电剂的稀释液，搅拌10_20min,搅拌速度在60r/m ；
6、向配制罐中加入49.57公斤的去离子水，以60r/m搅拌速度继续搅拌15_25min后放出到使用罐中，即得到耐碱短切玻璃纤维浸润剂。
[0019]将制得的耐碱短切玻璃纤维浸润剂应用于含ZrO2为16% (质量含量),原丝为200根，号数为80tex，单纤维直径为14um _16um的耐碱短切纤维。短切的纤维长度为:4mm、6mm、12 mm、24 mm。
[0020]得到的耐碱玻璃纤维的各项参数如下:
【权利要求】
1.耐碱短切玻璃纤维浸润剂，由成膜剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂和水组成，其特征在于所述的成膜剂为聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂，它们的质量比为 2.0-20.0:15.0-2.5:1.0-10.0。
2.如权利要求1所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜剂为环氧树脂改性聚丙烯酸酯成膜剂、水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯成膜剂、乙烯类单体改性聚丙烯酸酯成膜剂、醋酸乙烯酯改性聚丙烯酸酯成膜剂和N-羟甲基丙烯酸酰胺改性聚丙烯酸酯成膜剂中的一种或多种。
3.如权利要求1或2所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为: 聚丙烯酸酯成膜剂2.0-20.0% 环氧树脂乳液成膜剂15.0-2.5% 水溶性环氧树脂成膜剂 1.0-10.0% 冰醋酸0.01-1.0% 硅烷偶联剂0.1-1.0% 有机硅润滑剂0.01-1.0% 阳离子润滑剂0.01-1.5% 抗静电剂0.1-1.5%.余量去离子水。
4.如权利要求1或2所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂的质量比为4.0-18.0:10.0-4.5:3.0_8.0 ο
5.如权利要求4所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为: 聚丙烯酸酯成膜剂4.0-18.0% 环氧树脂乳液成膜剂10.0-4.5% 水溶性环氧树脂成膜剂 3.0-8.0% 冰醋酸0.06-0.7% 硅烷偶联剂0.2-0.8% 有机硅润滑剂0.03-0.8% 阳离子润滑剂0.05-1.2% 抗静电剂0.2-1.2%余量去离子水。
6.如权利要求4所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜剂，环氧树脂乳液成膜剂和水溶性环氧树脂成膜剂的质量比为6.0-13.0:8.0-5.0:5.0_7.0 ο
7.如权利要求6所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的浸润剂的组成及各组分的质量百分含量为: 聚丙烯酸酯成膜剂6.0-13.0% 环氧树脂乳液成膜剂8.0-5.0%水溶性环氧树脂成膜剂 5.0-7.0% 冰醋酸
0.1-0.4% 硅烷偶联剂0.3-0.6% 有机硅润滑剂0.06-0.6% 阳离子润滑剂0.1-1.0% 抗静电剂0.4-0.8% 余量
去离子水。
8.如权利要求3或5或7所述的耐碱短切玻璃纤维浸润剂，其特征在于所述的阳离子润滑剂为硝酸锂、氯化锂和氯化铵中的一种或多种。
【文档编号】C03C25/40GK103466963SQ201310408331
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】任川荣, 张棋, 任二室, 张永海 申请人:西安友基复合材料有限公司