复合型玻璃纤维直接纱浸润剂及其制备方法
【专利摘要】复合型玻璃纤维直接纱浸润剂及其制备方法，本发明涉及浸润剂技术领域；它由以下重量百分比成分构成：硅烷偶联剂0.1％～1.5％、非离子润滑剂0.1％～1.5％、阳离子润滑剂0.1％～3％、改性环氧树脂乳液8％～15％、改性环氧树脂微乳液1％～4％、不饱和聚酯树脂乳液5％～15％、水溶性聚酯树脂1％～5％、去离子水55％～84.7％。既能提供很好的润滑效果，同时还不影响玻璃纤维与树脂基体之间的界面结合，大大提高与不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的结合能力，适用范围更广。
【专利说明】
复合型玻璃纤维直接纱浸润剂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及浸润剂技术领域，具体涉及复合型玻璃纤维直接纱浸润剂及其制备方法。【背景技术】
[0002]玻璃纤维生产最常用的方法是池窑拉丝和拉丝炉拉丝。当熔融液态玻璃借助自重从漏孔板中流出，在迅速冷却的过程中，被拉丝机拉成直径很细的玻璃纤维单丝时，必须通过与浸润剂的作用，才能产生较好的韧性，以便玻纤制品的纺织。浸润剂能有效地改变玻璃纤维的某些缺陷和表面性质，使玻璃纤维及其织物得到更广泛的应用。
[0003]浸润剂原材料及配方技术是体现各类玻璃纤维制品内在质量的最关键技术，也是玻纤生产过程中必不可少的工业消耗品。行业中常将其重要性等同于IT行业的“芯片制造技术”。
[0004]浸润剂的主要组分是粘结剂、润滑剂以及偶联剂。浸润剂组分中的粘结剂也称作成膜剂或集束剂，它是实现单丝集束，并保持原丝完整性和提供原丝硬挺或柔软性的主要组分;粘结剂对浸润剂的其他性能和作用都有重要影响，是浸润剂的关键组分之一，不同类型的配方，使用的原料种类不同。
[0005]润滑剂指在湿态(拉丝过程中)和干态(原丝退并、纺织等加工时)起润滑纤维表面、减少磨损作用的物质。不同用途的浸润剂其润滑剂的类型和用量有较大的区别。
[0006]偶联剂通过本身的两种不同反应性质，把纤维和树脂等高聚物结合起来，使玻纤增强材料获得意想不到的应用效果。
[0007]除上述三种组分外，浸润剂中通常还可能包括辅助组分如润湿剂、pH调节剂、防静电剂、防腐剂或杀菌剂、增强、柔软等改性剂、颜料等。
[0008]浸润剂起到了玻璃纤维与基体树脂粘结的桥梁作用，可提高复合材料的各项性能。由于玻璃钢复合材料制造方法及其性能要求的多样化，因此浸润剂也须多样化，每一种玻纤产品都有专用的浸润剂与之配套。
[0009]与之相对应的，玻璃钢复合材料制造厂家在使用各种玻纤原料时，要详细的区分玻纤原料的各种牌号，以防在不同工艺(例如纺织、缠绕、拉挤等工艺)、不同树脂基体(例如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂等)使用时混用，造成不必要的损失。同时，在更换过程中，还要产生原料的损耗、人工费用以及场地的占用等，容易给生产现场的管理造成混乱和生产计划不能按时执行等情况。如果有一种玻璃纤维产品能够适应不同工艺、不同树脂基体，那么玻璃钢复合材料的生产将变得高效、有序、低成本。
[0010]例如中国专利文献CN 102249556 B(申请号201110104068.0)公开了一种玻璃纤维细纱浸润剂及其制备方法，所述浸润剂为3wt %?8wt %的水溶液，以占溶质总重量计水溶液中的溶质包括硅烷偶联剂8%?15%，pH值调节剂1 %?3%，润滑剂20%?45%，水性环氧乳液2%?10%，小分子量环氧树脂乳液50%?70%。上述配方的浸润剂能与多种类型树脂相结合，主要是与聚酯树脂和环氧树脂，并且具有较高的力学性能。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂及其制备方法，既能提供很好的润滑效果，同时还不影响玻璃纤维与树脂基体之间的界面结合，大大提高与不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的结合能力，适用范围更广。
[0012]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:它由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂〇.1 %?1.5 %、非离子润滑剂0.1 %?1.5 %、阳离子润滑剂0.1 %?3 %、改性环氧树脂乳液8%?15%、改性环氧树脂微乳液1%?4%、不饱和聚酯树脂乳液5%?15%、水溶性聚酯树脂1 %?5%、去离子水55%?84.7%。[〇〇13] 所述硅烷偶联剂由甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷和Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意两种组成；其中甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷优选牌号为A-174和KH-570, y -氨丙基三乙氧基硅烷优选牌号为A-1100和1?-550，y -(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷优选牌号为A-187和KH-560。[〇〇14]所述非离子润滑剂为酯类、多元醇类、化学改性矿物油、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧乙烯醚或环氧乙烷环氧丙烷共聚物。
[0015]所述阳离子润滑剂的重量百分含量为0.1%?1.0%;阳离子润滑剂为季铵盐、咪唑啉或阳离子软片。
[0016]所述改性环氧树脂乳液的重量百分含量为8%?12%;所述改性环氧树脂乳液为不饱和键和酯键对环氧基体树脂改性的乳液。
[0017]所述改性环氧树脂微乳液的重量百分含量为2%?3%;所述改性环氧树脂微乳液为采用了氨基改性的环氧树脂微乳液;所述不饱和聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂。
[0018]所述不饱和聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂，具体为双酚A型不饱和聚酯树脂乳液、乙烯基树脂乳液中的一种;在烧杯中加入不饱和聚酯树脂，再加入乳化剂，激烈搅拌，沿搅拌轴心滴加定量的蒸馏水，加完后继续搅拌15min;其中所加入的不饱和聚酯树脂采用上海三连实业有限公司生产的牌号为11号的石油树脂。
[0019]所述的水溶性聚酯树脂为佛山市湾厦新材料科技有限公司生产的产品号为 WX1005的水溶性聚酯树脂。
[0020]本发明的制作步骤如下:[0021 ]—、硅烷偶联剂的水解:将硅烷偶联剂、醇、水、多元醇混合，调节PH值为3-6，搅拌即可，其中硅烷偶联剂、醇、水、多元醇的比例为1:1-1.5:0.3-0.5:0.3-0.5;[〇〇22] 二、用80°C?100°C的热水溶解稀释上述组分含量的非离子润滑剂和阳离子润滑剂，热水的体积是非离子润滑剂和阳离子润滑剂的总体积的20倍；
[0023]三、对上述组分含量的环氧树脂乳液、改性环氧树脂微乳液、不饱和聚酯树脂乳液和水溶性聚酯树脂分别用10°C?30°C的冷水进行稀释，所用的冷水体积为对应乳液或树脂体积的10倍；
[0024]四、将上述步骤一至步骤三准备的物料依次加入搅拌罐中，搅拌均匀得到本实施例所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂。
[0025]本发明有益效果为:
[0026] 1、采用非离子润滑剂和阳离子润滑剂组成的高效润滑剂，润滑剂在配方中占浸润剂总质量很少的一部分，既能提供很好的润滑效果，同时还不影响玻璃纤维与树脂基体之间的界面结合；
[0027] 2、环氧树脂乳液通过不饱和键的改性和酯键的改性，大大提高了与不饱和聚酯树脂和乙稀基树脂的结合能力；
[0028] 3、采用高纯度、高水解的硅烷，经过水解后应用到浸润剂配方中，所生产的玻璃纤维的抗拉强度大于〇.35N/tex，并且玻璃纤维与不同树脂基体之间的界面结合能力均较强；
[0029]4、聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂，它在提供玻璃纤维与树脂相容性的同时，还能提高玻璃纤维的柔韧性，明显降低了玻璃纤维在后道工序中使用过程中出现的毛羽情况;使得由本发明的浸润剂生产的玻璃纤维能够适用于纺织、缠绕、拉挤等工艺。【具体实施方式】
[0030]本【具体实施方式】采用的技术方案是:它由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂 〇.5 %、非离子润滑剂0.5 %、阳离子润滑剂0.5 %、改性环氧树脂乳液10 %、改性环氧树脂微乳液3%、不饱和聚酯树脂乳液10%、水溶性聚酯树脂3%、去离子水72.5%。
[0031]所述硅烷偶联剂由甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷和Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意两种组成；其中甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷优选牌号为A-174和KH-570, y -氨丙基三乙氧基硅烷优选牌号为A-1100和1?-550，y -(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷优选牌号为A-187和KH-560。[〇〇32]所述非离子润滑剂为酯类、多元醇类、化学改性矿物油、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧乙烯醚或环氧乙烷环氧丙烷共聚物。
[0033]所述阳离子润滑剂的重量百分含量为0.1%?1.0%;阳离子润滑剂为季铵盐、咪唑啉或阳离子软片。
[0034]所述改性环氧树脂乳液的重量百分含量为8%?12%;所述改性环氧树脂乳液为不饱和键和酯键对环氧基体树脂改性的乳液。
[0035]所述改性环氧树脂微乳液的重量百分含量为2%?3%;所述改性环氧树脂微乳液为采用了氨基改性的环氧树脂微乳液;所述不饱和聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂。
[0036]所述不饱和聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂，具体为双酚A型不饱和聚酯树脂乳液、乙烯基树脂乳液中的一种;在烧杯中加入不饱和聚酯树脂，再加入乳化剂，激烈搅拌，沿搅拌轴心滴加定量的蒸馏水，加完后继续搅拌15min;其中所加入的不饱和聚酯树脂采用上海三连实业有限公司生产的牌号为11号的石油树脂。
[0037]所述的水溶性聚酯树脂为佛山市湾厦新材料科技有限公司生产的产品号为 WX1005的水溶性聚酯树脂。
[0038]本【具体实施方式】的制作步骤如下:
[0039] —、硅烷偶联剂的水解:将硅烷偶联剂、醇、水、多元醇混合，调节PH值为3-6，搅拌即可，其中硅烷偶联剂、醇、水、多元醇的比例为1:1: 〇.3:0.3;
[0040]二、用90°C的热水溶解稀释上述组分含量的非离子润滑剂和阳离子润滑剂，热水的体积是非离子润滑剂和阳离子润滑剂的总体积的20倍；
[0041]三、对上述组分含量的环氧树脂乳液、改性环氧树脂微乳液、不饱和聚酯树脂乳液和水溶性聚酯树脂分别用20°C的冷水进行稀释，所用的冷水体积为对应乳液或树脂体积的 10倍；[〇〇42]四、将上述步骤一至步骤三准备的物料依次加入搅拌罐中，搅拌均匀得到本实施例所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂。
[0043]本【具体实施方式】有益效果为:它既能提供很好的润滑效果，同时还不影响玻璃纤维与树脂基体之间的界面结合，大大提高与不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂的结合能力，适用范围更广。
[0044]实施例一:本实施例由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂0.15%、非离子润滑剂0.2%、阳离子润滑剂1.8%、改性环氧树脂乳液8%、改性环氧树脂微乳液2%、不饱和聚酯树脂乳液5%、水溶性聚酯树脂1.5%、去离子水余量;其中所述的硅烷偶联剂由美国联碳公司生产的A-174硅烷偶联剂和美国Un1n Carbide Corp公司生产的A-1100硅烷偶联剂组成，A-174硅烷偶联剂与A-1100硅烷偶联剂的质量比为1:1.5?2。
[0045]实施例二:本实施例由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂0.8%、非离子润滑剂1.〇%、阳离子润滑剂1.〇%、改性环氧树脂乳液12%、改性环氧树脂微乳液2%、不饱和聚酯树脂乳液10%、水溶性聚酯树脂2%、去离子水余量;其中所述的非离子润滑剂为分子量为1000的聚乙二醇;所述的阳离子润滑剂为咪唑啉。
[0046]实施例三:本实施例由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂1.2%、非离子润滑剂1.2%、阳离子润滑剂0.6%、改性环氧树脂乳液12%、改性环氧树脂微乳液1 %、不饱和聚酯树脂乳液12%、水溶性聚酯树脂2%、去离子水余量；所述的硅烷偶联剂由美国Un1n Carbide Corp公司生产的A-1100硅烷偶联剂和广州市龙凯化工有限公司生产的A-187硅烷偶联剂组成，A-1100硅烷偶联剂和A-187硅烷偶联剂的质量比为1:2?3。
[0047]实施例四:本实施例由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂1.5%、非离子润滑剂0.6%、阳离子润滑剂3.0%、改性环氧树脂乳液15%、改性环氧树脂微乳液2%、不饱和聚酯树脂乳液8 %、水溶性聚酯树脂4 %、去离子水余量。
[0048]实施例五:本实施例由以下重量百分比成分构成:硅烷偶联剂0.1%、非离子润滑剂1.5%、阳离子润滑剂0.1 %、改性环氧树脂乳液12%、改性环氧树脂微乳液4%、不饱和聚酯树脂乳液12%、水溶性聚酯树脂4.5%、去离子水余量。
[0049]上述实施例一至实施例五的制备步骤均与【具体实施方式】相同。
[0050]以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围， 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:它由以下重量百分比成分构成:硅烷偶 联剂0.1 %?1.5 %、非离子润滑剂0.1 %?1.5 %、阳离子润滑剂0.1 %?3%、改性环氧树脂 乳液8%?15%、改性环氧树脂微乳液1 %?4%、不饱和聚酯树脂乳液5%?15%、水溶性聚 酯树脂1 %?5 %、去离子水55 %?84.7 %。2.复合型玻璃纤维直接纱浸润剂的制备方法，其特征在于:它的制作步骤如下:(一)、硅烷偶联剂的水解:将硅烷偶联剂、醇、水、多元醇混合，调节PH值为3-6,搅拌即 可，其中硅烷偶联剂、醇、水、多元醇的比例为1:1-1.5:0.3-0.5:0.3-0.5;(二)、用80°C?100°C的热水溶解稀释上述组分含量的非离子润滑剂和阳离子润滑剂， 热水的体积是非离子润滑剂和阳离子润滑剂的总体积的20倍；(三)、对上述组分含量的环氧树脂乳液、改性环氧树脂微乳液、不饱和聚酯树脂乳液和 水溶性聚酯树脂分别用l〇°C?30°C的冷水进行稀释，所用的冷水体积为对应乳液或树脂体 积的10倍；(四)、将上述步骤(一)至步骤(三)准备的物料依次加入搅拌罐中，搅拌均匀得到本实 施例所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂。3.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述硅烷偶联剂 由甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、y -氨丙基三乙氧基硅烷和y _(2,3_环氧丙氧)丙基 三甲氧基硅烷中的任意两种组成。4.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述非离子润滑 剂为酯类、多元醇类、化学改性矿物油、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧乙烯醚或环氧乙烷 环氧丙烷共聚物。5.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述阳离子润滑 剂的重量百分含量为0.1%?1.0%;阳离子润滑剂为季铵盐、咪唑啉或阳离子软片。6.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述改性环氧树 脂乳液的重量百分含量为8%?12%;所述改性环氧树脂乳液为不饱和键和酯键对环氧基 体树脂改性的乳液。7.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述改性环氧树 脂微乳液的重量百分含量为2%?3%;所述改性环氧树脂微乳液为采用了氨基改性的环氧 树脂微乳液;所述不饱和聚酯树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂。8.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述不饱和聚酯 树脂乳液为长链韧性高分子聚酯树脂，具体为双酚A型不饱和聚酯树脂乳液、乙烯基树脂乳 液中的一种。9.根据权利要求1所述的复合型玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于:所述的水溶性聚 酯树脂为佛山市湾厦新材料科技有限公司生产的产品号为WX1005的水溶性聚酯树脂。
【文档编号】C03C25/40GK106007408SQ201610329820
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】宣维栋, 安宝民, 李怀昌, 朱忠裕, 鞠志成, 王乾磊
【申请人】常州天马集团有限公司（原建材二五三厂）