一种玻璃钢抽油杆用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂技术，特别是一种玻璃钢抽油杆用无碱 玻璃纤维直接纱的浸润剂。 (二）
【背景技术】
[0002] 玻璃纤维增强塑料抽油杆又称玻璃钢抽油杆，是由树脂和玻璃纤维按一定的比 例，通过专门的拉挤和固化工艺制作而成的；它是由玻璃钢杆体和两端带螺纹的钢接头用 尚粘度环氧树脂粘合剂粘接而成。
[0003]玻璃钢抽油杆是美国于20世纪70年代首先开始研究的，1978年飞波公司最终解 决了一系列技术难题，把这一新产品推上了实用阶段。1989年获美国专利，并将产品推向市 场。我国从90年代初开始引入，并在大庆、辽河等油田进行了推广试用，应用后增油效果十 分明显。
[0004] 玻璃钢抽油杆具有以下特点：①质量轻：玻璃钢密度约为钢抽油杆的三分之一， 可以大大降低抽油机悬机载荷，因此可以运用功率小的发动机，从而达到节约电能，提高综 合效率的目的。②弹性好：玻璃钢弹性模量仅为钢质抽油杆的四分之一左右，这样可以延长 抽油杆的使用寿命。③玻璃钢具有良好的抗腐蚀性能、耐疲劳性能。④强度高，玻璃钢抽油 杆的抗张强度810MPa，达到了D级钢杆的抗拉强度。⑤防蜡效果好，玻璃钢抽油杆最外层是 树脂，表面光滑，可减少热洗次数，降低采油成本。
[0005] 作为玻璃钢抽油杆的主要基体材料，玻璃纤维在玻璃钢制品中的比重甚至高达 80%，因此，可以说玻璃纤维的性能决定着最终玻璃钢制品的性能。针对玻璃钢抽油杆，首 先要求玻璃纤维纱具备优良的使用顺畅性，如拉挤过程中低毛羽等要求，其次是要与环氧 树脂相容性好，浸透快速而完全，最重要的是最终的玻璃纤维制品具备优异的机械性能。一 般性能要求如下（玻璃纤维含量均为75%，以4400tex为例）：
[0006]?拉伸性能（按照ASTMD2343测试方法）：
[0007]
[0008]?剪切性能（按照ASTMD2344测试方法）：
[0009]
[0010] 为此需通过研制一种新型的浸润剂：要能和目标树脂具备优良的相容性，提高界 面结合的效果，以满足机械性能的指标要求。 (三）
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃钢抽油杆用无碱玻璃纤维直接纱的 浸润剂，采用该浸润剂生产的直接纱，不但与目标树脂相容性好、渗透性好，并且能使制品 的机械强度和湿态强度保留率高，满足标准的要求。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0013] 本发明公开了一种玻璃钢抽油杆用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂由 偶联剂A、偶联剂B、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、pH值调节剂和去离子水制成，所述浸润剂 的固体质量（固体质量即浸润剂烘干后剩余部分的质量）占浸润剂总质量的5~10%，余 量为水（包括原料自身带的水加上配制浸润剂加入的去离子水）；所述偶联剂A是含环氧 基的硅烷偶联剂，所述偶联剂B是含乙烯基的硅烷偶联剂；所述润滑剂采用水溶性的PEG类 润滑剂；所述成膜剂A为环氧乳液A，其中环氧树脂的环氧当量在180-300 ;所述成膜剂B为 环氧乳液B，其中环氧树脂的环氧当量在500-1500 ;所述的pH值调节剂为酸；下列各组分 含量以其用量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下，若组分以分散体系形式加入，则其 用量以其固体质量计：
[0014]
[0016] 进一步，本发明优选所述浸润剂中各组分含量如下所示：
[0017]
[0018] 更进一步，本发明优选所述浸润剂中各组分含量如下所示：
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[0020] 本发明所述浸润剂的pH值在2~10，优选pH值在3~7。
[0021] 偶联剂的使用，可保护纤维在拉丝过程中不受损，并起到玻璃纤维和基体树脂间 的"桥接"作用，因此是影响玻璃纤维强度以及玻璃钢制品强度的关键，合适的偶联剂选择， 可以使生产出来的抽油杆用无碱玻璃纤维直接纱产品具有更好的机械性能。本发明中硅烷 偶联剂A是含环氧基的硅烷偶联剂，优选γ-(2, 3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（A-187)， 其含量3~15%，优选4~7%，进一步优选4~6%。本发明硅烷偶联剂Β是含乙烯基 的硅烷偶联剂，优选乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（Α-172)，其含量3~15%，优选 5~8%，进一步优选5~7%。本发明优选偶联剂Α和偶联剂Β的总含量为7~18%，优 选为9~15%，进一步优选11-13%，更进一步优选其中偶联剂A和偶联剂B的用量之比为 1:1. 4-1. 5〇
[0022] 本发明使用的润滑剂可采用水溶性的有机化合物，特别是PEG类润滑剂，如 PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000等，优选PEG400。润滑剂的使用主要为满足玻璃纤维 在拉丝、后处理、使用过程的润滑效果，但过多的润滑剂会影响玻璃纤维纱的集束性，并且 会影响最终玻璃钢制品的机械性能，故本发明中所述润滑剂的含量为5~15%，优选6~ 12%，更优选7~9%。
[0023] 成膜剂作为浸润剂的主要成分起到保护纤维的作用，并且对玻璃纤维最终制品的 机械强度起着决定性的影响，因此，成膜剂的选择是本发明的重点。本发明使用的成膜剂为 环氧乳液，本发明使用的环氧乳液是水溶性环氧树脂乳液或双酚A型环氧树脂乳液，其中 成膜剂A中的环氧树脂的当量相对较小，一般可在180~300,优选当量在200~300,最优 选成膜剂A为牌号Neoxil961的环氧树脂乳液；成膜剂B中环氧树脂的当量相对较大，一 般可在500~1500,优选当量在500~900,最优选成膜剂B为牌号Neoxil8294的环氧树 脂乳液。不同环氧当量的成膜剂搭配使用，可保证玻璃纤维与环氧树脂具备良好的浸透、优 越的机械强度。所述成膜剂A的含量为10~65%，优选20~60%，更优选35~45% ;所 述成膜剂B的含量为10~65 %，优选20~55 %，更优选25~40% ;本发明成膜剂A和成 膜剂B的总含量在50~80 %，优选65~80 %，更优选70-80 %，更进一步优选其中成膜剂 A和成膜剂B的用量之比以各自的固体质量之比计为1:0.7-1. 1。
[0024] 本发明的pH值调节剂采用酸，有机酸或无机酸均可，如可使用柠檬酸、醋酸、甲 酸、乙酸等，优选为醋酸。pH值调节剂的作用主要是用来辅助偶联剂分散和调节配制好的浸 润剂的pH值，本发明所述浸润剂的pH值在2~10，优选pH值在3~7。
[0025] 本发明一种抽油杆用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂的配制方法包括以下步骤：在 一个干净的容器中加入总量的40%~50%的去离子水，然后再加入浸润剂成分中的pH调 节剂，充分搅拌3~5分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的硅烷偶