本发明涉及一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂。
(二)
背景技术：
采用玻璃纤维增强的热塑性复合材料具有较低的密度、低廉的价格以及可循环使用等优点，正在替代工程塑料与金属广泛应用在工业建设、汽车工业、家用电器、电子、建筑工程、航空航天，以及运动休闲等领域。随着运用领域的不断扩张，对热塑性复合材料的要求也越来越高，所以一直以来，研究全新的材料、生产工艺及加工过程，提高增强材料与基体树脂界面结合等非常重要。
在玻璃纤维增强热塑性复合材料的发展历程中，经历了从基于双螺杆挤出、注塑成型等剪切分散工艺的短玻璃纤维增强热塑性复合材料(SFT)，到基于熔融浸渍、注塑等成型工艺的长玻璃纤维增强热塑性复合材料(LFT)；再到类似于玻璃纤维增强热固性树脂所采用的玻璃纤维浸渍树脂后，采用拉挤、缠绕等完全保留玻璃纤维残留长度的连续玻璃纤维增强热塑性复合材料(CFRT)。近年来，采用CFRT工艺制备的连续纤维增强热塑性复合材料发展迅猛，但该工艺在成型和使用过程中存在一些缺点：其一，CFRT复合材料生产成型过程中，其中的热塑性树脂受热熔融后，熔体粘度较大，树脂和玻璃纤维的浸渍比较困难，需要较长的时间及特殊的工艺才能有效地复合成型；其二，CFRT片材是一种热塑性预浸料，其后道复合成型比较复杂，特别对于多角度的复合成型，目前难以实现。而新型的热塑性GF/PP(玻璃纤维/聚丙烯)复合纤维可以克服CFRT工艺在成型和使用过程中的上述缺点，近年来在连续纤维增强热塑性复合材料领域发展迅猛。
新型热塑性GF/PP(玻璃纤维/聚丙烯)复合纤维织物是由连续的玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维复合而成，并采用复合而成的纤维制备成织物，织造过程中对纱线的要求极为苛刻，要求玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维在复合之后有一定的集束性，且要求毛羽少，出纱张力低，以及在后续成型过程中玻璃纤维与热塑性聚丙烯树脂具有良好的相容性和优异的最终制品机械性能。为此在采用玻璃成分不变的前提下，需要研制一种新型的浸润剂：既要满足其在织布过程中的顺畅性和优异的毛羽性能，又要和复合纤维中的PP树脂具有优良的相容性，提高界面结合效果，使制品最终的机械性能更加优异，同时直接纱端面颜色不会发黄。
(三)
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂，它使玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维在复合之后有良好的集束性，在织布过程中具有较好的顺畅性，较低的毛羽量以及出纱张力，在结合过程中复合纤维中的玻璃纤维和热塑性聚丙烯树脂具有良好的相容性，提高界面结合效果，使最终制品的机械性能更加优异，同时直接纱端面颜色不会变黄。
一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂，由偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水配制而成，各组份的含量以其质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下，其中以分散体系形式加入的组分的质量用量以其固体质量计：
所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的成膜剂为聚丙烯蜡乳液和聚醚类聚氨酯乳液的混合物，且所述的聚醚类聚氨酯乳液的用量小于所述的聚丙烯蜡乳液的用量，其中两者的用量均以其固体质量计；所述的润滑剂为脂肪酸类非离子表面活性剂和/或离子型表面活性剂；所述消泡剂采用水溶性的有机硅烷消泡剂；所述的抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或无机盐类抗氧剂。
本发明中，所述的成膜剂是聚丙烯蜡乳液和聚醚类聚氨酯乳液的混合物，其中，聚丙烯蜡乳液中聚丙烯蜡的分子量范围是5000～80000，其能使玻璃纤维与聚丙烯树脂有良好的相容性，同时使最终制品具有优异的机械性能。聚醚类聚氨酯乳液中聚醚类聚氨酯的分子量范围是10000～70000，能赋予产品良好的集束性，在织布过程中具有较好的顺畅性，较低的毛羽量以及出纱张力。本发明中成膜剂总含量为10-30％，优选为15-25％，更优选为20-25％。聚丙烯蜡乳液与聚醚类聚氨酯乳液的用量比以各自所含的固体质量之比表示优选为5～30:1，更优选为10～15:1。
本发明中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，具体采用甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，从而增强玻璃纤维与树脂之间粘合强度，提高复合材料性能，还可以在拉丝过程中保护纤维。因此，合适的偶联剂选择和用量能确保GF/PP复合纤维最终制品具有更好的机械性能。本发明中硅烷偶联剂的含量为0.2～2.0％，优选为0.3～1.2％，更优选为0.6～0.8％。
本发明中，所述的润滑剂为脂肪酸类非离子表面活性剂和/或离子型表面活性剂。所述的脂肪酸类非离子型表面活性剂优选为油酸失水山梨醇酯，所述的离子型表面活性剂优选为十八烷基三甲基氯化铵。本发明中，润滑剂的含量为0.2～2.0％，优选为0.3～1.0％，更优选为0.4～0.6％。
本发明中，所述的抗静电剂为水溶性的无机盐类抗静电剂，优选采用具有较强吸水能力的无机盐类物质，其含量为0.2～1.5％，优选为0.3～0.6％，更优选为0.4～0.5％。
本发明中，所述消泡剂采用水溶性的有机硅烷消泡剂，其含量为0.005～0.05％，优选为0.008～0.02％。
本发明中，所述的抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或无机盐类抗氧剂，其含量为0.1～0.6％，优选为0.2～0.5％，更优选为0.3～0.4％。
进一步，本发明所述浸润剂中，各组分的含量表示如下：
更进一步，本发明所述浸润剂中，各组分的含量表示如下：
更进一步，所述的浸润剂由偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水配制而成，所述的偶联剂采用甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种；所述的成膜剂为聚丙烯蜡乳液与聚醚类聚氨酯乳液的混合物，其中，聚丙烯蜡乳液中聚丙烯蜡的分子量范围是5000～80000，聚醚类聚氨酯乳液中聚醚类聚氨酯的分子量范围是10000～70000，聚丙烯蜡乳液与聚醚类聚氨酯乳液的用量比以各自所含的固体质量之比表示为5～30:1；所述的润滑剂采用脂肪酸类非离子型表面活性剂和/或离子型表面活性剂；所述的抗静电剂采用水溶性的无机盐类抗静电剂；所述消泡剂采用水溶性的有机硅烷消泡剂；所述的抗氧剂采用芳香胺类抗氧剂或无机盐类抗氧剂；所述浸润剂中各组份的含量表示如下：
本发明所述浸润剂的制备采用常规方法，具体包括以下步骤：在配制罐中加入偶联剂重量30～40倍的去离子水，搅拌下缓慢加入偶联剂，搅拌至反应完全；再加入成膜剂、润滑剂、抗静电剂、抗氧剂、消泡剂和剩余的水，搅拌均匀。
优选的，加入偶联剂搅拌时，检测偶联剂水解反应程度：取反应液置于干净透明玻璃器皿中观察；若溶液表面没有油花和溶液透明，表明反应完全。
与现有技术相比，本发明所述浸润剂能够确保玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维在复合之后有良好的集束性，在织布过程中具有较好的顺畅性，较低的毛羽量以及出纱张力，在结合过程中复合纤维中的玻璃纤维和热塑性聚丙烯树脂具有良好的相容性，提高界面结合效果，使最终制品的机械性能更加优异，同时直接纱端面颜色不会变黄，从而满足市场及应用需求。
(四)具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面通过具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案，而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1-6
本发明实施例使用的浸润剂原料为：
硅烷偶联剂：γ-氨丙基三乙氧基硅烷，迈图A1100；
成膜剂A为聚丙烯蜡乳液，DSM公司；产品牌号为NEOXIL777；
成膜剂B为聚醚类聚氨酯乳液，Bayer Baybond LP RSC 1187；
润滑剂为十八烷基三甲基氯化铵，山东诺克化学工业有限公司生产；
抗静电剂为仲烷基磺酸盐类，朗盛Mersolat H95；
消泡剂采用有机硅氧烷BYK023；
抗氧剂采用无机盐类BRUGGOLEN H10。
所述纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂通过以下的方法制备：
步骤1：在配置罐中加入偶联剂重量35倍的去离子水(室温)，开启搅拌。
步骤2：将专用的偶联剂缓慢加入到配制罐中，搅拌20～30min以上(检测偶联剂水解完全的方法：取一定量的溶液置于干净的透明玻璃容器中，在光线充足处观测溶液表面无油花，溶液透明无沉淀或悬浮物)；
步骤3：加入已用约2倍去离子水(室温)稀释的聚丙烯蜡乳液；
步骤4：加入已用约2倍去离子水(室温)稀释的聚醚类聚氨酯乳液；
步骤5：加入已用约10倍去离子水(温水40～50℃)稀释的润滑剂；
步骤6：加入已用约5倍去离子水稀释(室温)的抗静电剂；
步骤7：加入已用约10倍去离子水(温水40～50℃)稀释的抗氧剂；
步骤8：加入已用约5倍去离子水稀释(室温)的消泡剂；
步骤9：加入剩余的去离子水到配制量；
步骤10：待搅拌均匀(约搅拌10min左右)后，取样检测浸润剂固含量；
步骤11：将配制好的浸润剂转入储存罐备用。
本发明实施例复合制品的制备方法采用专利“新型热塑性复合纤维织物模压板材及其制备方法和应用”所述方法制备，专利申请号“201510419557.3”。
表1为实施例1-6的浸润剂配方，其中各原料的质量百分比含量是基于浸润剂体系：
表1、浸润剂配方
从以上的配方测试实例可以看出，通过对组份和组份含量的设计，我们可以得到合乎要求的浸润剂。
本发明实例根据纺织用GF/PP复合纤维直接纱的技术特点，通过浸润剂原料的选择，配方的优化，采用合适的生产工艺，生产出满足该领域该市场需求的纺织用GF/PP复合纤维直接纱产品。