聚酯成膜剂及玻璃纤维浸润剂复合物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酯树脂成膜剂，由含芳基的不对称取代二元醇与二元酸和不饱和二元脂肪酸的缩聚产物及其复配体系，分子量为3000-6500，分子量分布在1.5-4.6之间。本发明还公开了一种玻璃纤维浸润剂复合物，包括上述的成膜剂制成的乳液、偶联剂、抗静电剂、pH调节剂和溶剂。本发明的聚酯树脂成膜剂，提高了聚酯树脂与玻纤及其基体树脂的相容性和浸透性，减少玻璃纤维复合材料中的“发白”现象，提高玻璃纤维复合材料的强度和透明度。提高聚酯树脂分子链的不对称性，提高了聚酯树脂分子与基体树脂相容性；提高聚酯的热稳定性，增强成膜的强度和韧性；降低树脂结晶性能，同时加以分子量控制，增强玻璃纤维成膜剂粘结力和浸透性，改善玻璃纤维制品的强度及外观。
【专利说明】聚酯成膜剂及玻璃纤维浸润剂复合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚酯成膜剂，本发明还涉及一种玻璃纤维浸润剂复合物，属于化 学助剂领域。
【背景技术】
[0002] 在玻璃纤维及其制品的生产和应用过程中，浸润剂起着不可替代的关键作用，而 成膜剂是浸润剂中最关键的组分，其性能直接决定了浸润剂的效果，对原丝和纱的性能品 质都具有重要影响，其用量占浸润剂组分的比重最高可达20-30%。其作用是在拉丝和卷绕 时，将玻璃纤维单丝粘结成原丝，在后续加工工序中保护纤维，并赋予纤维良好的加工性能 和成型性能，以满足不同品种玻璃纤维制品的工艺要求。
[0003] 成膜剂的性能主要取决于它的分子结构和分子量，对玻纤的硬挺度、集束性、切割 性、分散性、浸透性等起着关键作用，同时也对玻纤的加工性能和玻璃钢制品性能起着决定 性影响。成膜剂的分子链结构主要影响成膜剂分子与其他基体树脂的相容性以及同玻璃纤 维的粘结能力大小：成膜剂分子合成单元结构越不对称，其相容性越好；分子结构中含有 阳离子官能团能显著增强与玻纤的粘结能力，提高树脂的浸透性。成膜剂的分子量及分布 对其性能影响重大：通常而言，分子量越大，纱线硬挺度越大，成膜剂在烘制过程中迁移性 越小以及在玻璃纤维与基体树脂的界面作用力越强；分子量越小，在烘制过程中迁移性加 快，在玻璃纤维与基体树脂浸透性增强；分子量分布越窄，玻纤应力越均匀，玻纤复合材料 性能越稳定。
[0004] 当前，浸润剂配方中使用的成膜剂类型主要为聚酯树脂、环氧树脂、聚氨脂、聚醋 酸乙烯脂等，其中聚脂树脂成膜剂是由饱和的或不饱和的二元醇与饱和的及不饱和的二元 酸在高温条件下经缩聚反应制得的一种线型高分子化合物，被广泛使用到喷射纱、SMCjS 切毡、缠绕纱、拉挤纱，以及方格布纺织型浸润剂中，但在实际运用中发现以分子结构对称 型的聚酯树脂作成膜剂时，由于其较高的结晶度导致使用后玻璃纤维柔软性、相容性下降、 浸透性变差。
【发明内容】
[0005] 针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种相容性、浸透性、热稳定性和韧性均 很好的聚酯树脂成膜剂，本发明还涉及玻璃纤维浸润剂复合物。
[0006] 为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种聚酯树脂成膜剂，其特征在 于：由含芳基的不对称取代二元醇与饱和二元酸和不饱和二元脂肪酸的缩聚产物及其复配 体系，分子量为3000-6500,分子量分布在1. 5-4. 6之间。
[0007] 本发明针对现有浸润剂用对称型聚酯树脂相容性和浸透性较差等不足，提出采用 含芳基的不对称取代二元醇为原料，同时引入不饱和双键，并通过控制其分子量及其分布， 制备一种新型结构的含芳基不对称聚酯成膜剂，提高聚酯树脂与玻纤及其基体树脂的相容 性和浸透性，减少玻璃纤维复合材料中的"发白"现象，提高玻璃纤维复合材料的强度和透 明度。采用不对称取代二醇代替对称结构的二元醇，能有效提高聚酯树脂分子链的不对称 性，不对称性的增强提高了聚酯树脂分子与基体树脂相容性；聚酯引入芳香基团，能有效提 高聚酯的热稳定性，增强成膜的强度和韧性；不饱和二元酸代替部分饱和二元酸，所得聚酯 树脂分子链中由于含有一定数量的不饱和双键，能与基材中的活泼单体发生交联反应，形 成牢固的化学键，可有效降低树脂结晶性能，同时加以分子量控制，可增强玻璃纤维成膜剂 的粘结力和浸透性，显著改善玻璃纤维制品的强度及外观。
[0008] 在上述方案中，优选：所述含芳基的不对称取代二元醇为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种聚酯树脂成膜剂，其特征在于：由含芳基的不对称取代二元醇与饱和二元酸 和不饱和二兀脂肪酸的缩聚产物及其复配体系，分子量在3000-6500之间，分子量分布在 1. 5-4. 6 之间。
2. 根据权利要求1所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：所述含芳基的不对称取代二元 醇为：
_中的至少一种， 其中R为：-H，-CH3, -CH2CH3;Ar为：
3. 根据权利要求2所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：所述饱和二元酸为丁二酸、己二 酸、辛二酸、癸二酸中的至少一种。
4. 根据权利要求2所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：所述不饱和二元脂肪酸为丁烯 二酸、2-戊烯-1，5-二酸、3-己烯-1，6-二酸、3, 5-辛二烯-1，8-二酸、3-辛烯-1，8-二酸 中的至少一种或它们的酸酐。
5. 根据权利要求1-4任一项所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：其制备方法为按照如 下步骤完成： (1) 、在反应器中依次投入含芳基的不对称取代二元醇、饱和二元酸、携水剂和催化剂， 携水剂重量为整个反应体系的20-40%，催化剂质量小于整个反应体系重量的1%，醇酸摩 尔比为：1. 1-1. 2:1 ; (2) 、通入氮气置换反应体系中的空气，搅拌，升温至160-220°C后反应2-3h; (3) 、降温并控制温度在155-175°C，加入饱和二元酸质量百分比15-30 %的不饱和二 元脂肪酸，继续反应2-3h; (4) 、检测酸值低于30mgK0H/g时，停止反应，减压蒸馈，去除携水剂、生成的水及未反 应完全的醇； (5) 、继续通氮气冷却至室温得粘稠状产品。
6. 根据权利要求5所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：所述携水剂为甲苯、二甲苯、三 甲苯。
7. 根据权利要求5所述聚酯树脂成膜剂，其特征在于：所述催化剂为硫酸、磷酸、对甲 基苯磺酸。
8. -种玻璃纤维浸润剂复合物，其特征在于：包括权利要求1中的成膜剂制成的乳液、 偶联剂、抗静电剂、pH调节剂和溶剂，它们的质量份数比为25-45 :0. 1-1. 3:0. 2-1. 2:0. 3-1 .8:50. 7-74. 4。
9. 根据权利要求8所述玻璃纤维浸润剂复合物，其特征在于：所述成膜剂乳液的制备 方法为：（1)将有机溶剂和成膜剂搅拌混合均匀并升温至80-100°C，有机溶剂与成膜剂的 重量比为2-5 :95-98 ; (2) 用部分水将乳化剂溶解，乳化剂溶液升温至80-90°C，并在搅拌下缓慢滴入成膜剂 中，1. 5-2小时内滴完，并保温搅拌2-3小时，得到混合乳液，其中乳化剂的量为乳液体系总 重量的2-5%，水的总量为乳液体系总重量的50% -70%，用于溶解乳化剂的水的量为水的 总量的80-90% ; (3) 将剩余水加入上述混合乳液中，搅拌均匀冷却至室温，调整pH值在6. 5-7. 5,制得 成膜剂乳液。
10.根据权利要求8所述玻璃纤维浸润剂复合物，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联 齐U，所述抗静电剂为新型双子阳离子表面活性剂中的至少一种，所述溶剂为水、单甲基丙二 醇醚、单甲基乙二醇醚、乙醇、丙醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二氯乙烷、三氯甲 烷中的一种或几种；PH值调节剂为磷酸、碳酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸及其钾盐（钠盐）中的 一种或几种。
【文档编号】C08J5/08GK104311807SQ201410544928
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】黄伟九, 陈志
申请人:重庆理工大学