专利名称：：一种光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂技术，特别是一种光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂。
背景技术：
：过去光缆加强芯是采用磷化钢丝，但是作为金属材料，其耐腐蚀性较差，寿命较短，且易受电磁干扰，影响传输性能；并且金属的比重较大，生产效率及成品率较低。随着科技的迅猛发展，采用非金属材料来替代已经成为目前发展的方向。特别是采用以树脂为基体，玻璃纤维增强的FRP材料已经作为目前光缆加强芯领域应用及研究的主题。采用拉挤工艺生产的光缆加强芯材，最主要的性能是具备高的拉伸强度，按照客户的要求，采用ASTM2343方法测试要求，拉伸强度需达到2400MPa以上。而一般通用型拉挤产品所能达到的拉伸强度仅20002100MPa，故产品的拉伸强度需要在之前的基础上至少提高10%以上。在采用E玻璃成分不变的前提下，需通过研制一种新型的浸润剂要能和乙烯基树脂、环氧树脂等基体树脂具备优良的相容性，提高界面结合的效果，来提升纤维制成FRP后的玻璃钢性能，以满足光缆增强芯材高拉伸强度的要求。
发明内容本发明所要解决的技术问题是研制一种光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂配方，采用该配方生产的直接无捻粗纱，不但能满足客户拉挤生产光缆加强芯工艺的使用要求，而且要求能与乙烯基树脂、环氧等树脂相容性好，并且能使制品的玻璃钢强度提高至2400MPa以上(ASTM2343测试方法及标准)，从而满足光缆加强芯市场及客户的要求。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于包括偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、pH值调节剂，以上物质固体质量占浸润剂总质量的510%，其余物质为水，水(原料自身带的水加上配制浸润剂加入的水)的含量占浸润剂总质量的9095%,偶联剂采用硅烷偶联剂，占浸润剂固体质量的310%,润滑剂采用水溶性的油脂类润滑剂，占浸润剂固体质量的110%，成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C分别采用环氧类乳液、聚酯类乳液、聚醋酸乙烯类乳液中的一种，成膜剂C选用上述四种乳液中低聚合度的化合物，可为低分子量的聚酯，低分子的环氧酯之一，成膜剂A、成膜剂B的组合成比例，成膜剂A占浸润剂固体质量的1075%，成膜剂B占浸润剂固体质量的7010%，成膜剂C占浸润剂固体质量的15%;pH值调节剂用于偶联剂的分散和水解，通常采用酸，可为有机酸和无机酸，pH值调节剂占浸润剂固体质量的15%，浸润剂的pH值在28。本发明所述的偶联剂采用A-172、A-174、A-1100、A-187中的一种，占浸润剂固体质量的310%。本发明所述的成膜剂A/成膜剂B/成膜剂C的配合采用环氧/聚酯/小分子环氧酯、环氧/聚醋酸乙烯类/小分子环氧酯、聚酯/聚醋酸乙烯类/小分子环氧酯中的一种，成膜剂A和成膜剂B的组合占浸润剂固体质量的8085X，成膜剂C占浸润剂固体质量的15%。本发明所述的pH值调节剂采用柠檬酸、醋酸、甲酸、硼酸中的一种，通常占浸润剂固体质量的15%，浸润剂的pH值在37。本发明所述的润滑剂采用不饱和油酸酯类润滑剂，占浸润剂固体质量的25%。本发明玻璃纤维的L.O.I(玻璃纤维的可燃物含量，即浸润剂涂附在玻璃纤维上的量占玻璃纤维质量的比例，下同)控制在0.51.0%。本发明光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱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一半总量去离子水，然后再加入浸润剂成分中酸的量，充分搅拌35分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的硅垸偶联剂，持续搅拌2530分钟；浸润剂成分中的润滑剂在3倍于其量的温去离子水U05(TC)中充分搅拌稀释后加入容器；浸润剂成分中成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C，分别采用成膜剂量的3倍水进稀释；若浸润剂pH值不能达到最佳范围，加入适量的酸进行调整并搅拌均匀，直至pH值达到最佳范围。本发明与现有技术相比，能与乙烯基树脂、环氧树脂相容性好，并且能使制品的玻璃钢强度提高至2400MPa以上(ASTM2343测试方法及标准)，从而满足光缆加强芯市场及客户的要求。具体实施例方式以下通过实施例对本发明进行具体的说明，但本发明的内容并不受以下实施例的任何制约。本发明实施例光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂包括偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、pH值调节剂，其余为水，本实施例水的含量占浸润剂总质量的90%，且L.O.I控制在0.51.0X，其中偶联剂采用胺基硅垸偶联剂，占浸润剂固体含量的310%,润滑剂采用不饱和油酸酯类润滑剂，占浸润剂固体含量的25%，成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C分别采用环氧类乳液、聚酯类乳液、聚醋酸乙烯类乳液中的一种，成膜剂C选用其中低聚合度的化合物，成膜剂A、成膜剂B的组合成比例，成膜剂A占浸润剂固体质量的1075X，成膜剂B占浸润剂固体质量的7010X，成膜剂C占浸润剂固体质量的15X;pH值调节剂用于偶联剂的分散和水解，通常采用酸，占浸润剂固体含量的15%。1.本发明实施例的偶联剂一般采用硅烷偶联剂，可为含乙烯、丙烯酸、胺基等有机官能团的硅垸偶联剂，一般可选用的产品牌号有A-172，A-174，A-llOO、A-187等。偶联剂的作用，不但在拉丝过程保护纤维，而且在与基体树脂偶联，起玻璃纤维和基体树脂间的偶联作用，因此是影响玻璃纤维强度以及玻璃钢制品强度的关键，其使用量一般在310%之间，本发明实施例偶联剂选用了胺基基硅烷偶联剂，并选用了更为合适的810%范围，以保证有足够的含量，起到保护纤维和偶联作用。合适的偶联剂选择，可以使生产出来的FRP产品具有更好的机械性能。2.本发明实施例的润滑剂可采用水溶性的有机化合物，特别是不饱和油酸酯类润滑剂，一般采用的比例为110%,润滑剂的用量以满足玻璃纤维在拉丝、后处理、使用过程的润滑效果为标准，设计的原则是够用就可，太多的润滑剂会影响原丝间的粘结效果，并且会影响最终玻璃钢制品的强度，本发明实施例润滑剂采用最佳的用量范围25%。3.本发明实施例的成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C作为浸润剂的主要成分起到保护纤维，并且对玻璃纤维的强度、以及最终制品的强度起着决定性的影响。通常可选用的成膜剂有环氧类乳液、聚酯类乳液、聚醋酸乙烯类乳液等。需在以上几类成膜剂中挑选合适的种类。一般比较常用的成膜剂配合(成膜剂A/成膜剂B/成膜剂C):环氧/聚酯/小分子环氧酯，环氧/聚醋酸乙烯类/小分子环氧酯，聚酯/聚醋酸乙烯类/小分子环氧酯，成膜剂A与成膜剂B的组合占浸润剂固体质量的8085X,具体的比例由实验确定；成膜剂C占浸润剂固体质量的15X。为了提高与乙烯基及环氧等树脂的相容性，达到强度高的要求，本发明的实验测试实施例采用环氧/聚酯/小分子环氧酯的配合。4.本发明实施例的pH调节剂采用酸，浸润剂中的偶联剂的分散需要在一定的pH条件下水解，具体看偶联剂的种类和分散要求。配制好的浸润剂，一般要求在一定的pH范围存储和使用，pH值的范围一般可在28，通常会在37之间的酸性环境，一般使用的pH调节剂为有机酸或无机酸，可为柠檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸等酸。本发明实施例采用硼酸。5.本发明实施例的纱上的10.1(可燃物含量)一般控制在0.51.0%，具体的值需要根据原料本身的性能，从产品需要达到的性能指标和实验测试结果来看，L.O.I在0.50.9%生产的产品，采用ASTM2343方法，玻璃钢强度能达到2400MPa以上。本发明实施例配方的确定和实验方法的说明为了达到生产的光缆加强芯用无碱直接纱具备高的拉伸强度(》2400MPa),我们选用了环氧/聚酯/小分子环氧酯的成膜剂A/成膜剂B/成膜剂C的组合，这样的组合可保证良好的浸透、高的拉伸强度，又较大程度的控制了浸润剂的成本。下面是一些配方的实例和测试结果，其中的数值均为各成分占浸润剂固体质量的百分比。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从以上的配方测试实例，我们可以从中看出，实例3、4基^:符合设计的要求，但以上的比例仍有优化的空间。本发明实施例根据光缆加强芯用纱的技术特点，通过浸润剂原料的选择，配方的优化，采用合适的玻璃纤维生产工艺，生产出满足该领域需求的高强无碱玻璃纤维直接纱产品o权利要求1、一种光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于包括偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、pH值调节剂，以上物质固体质量占浸润剂总质量的5～10％，其余物质为水，水的含量占浸润剂总质量的90～95％，偶联剂采用硅烷偶联剂，占浸润剂固体质量的3～10％，润滑剂采用水溶性的油脂类润滑剂，占浸润剂固体质量的1～10％，成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C分别采用环氧类乳液、聚酯类乳液、聚醋酸乙烯类乳液中的一种，其中成膜剂C选用低聚合度的化合物，成膜剂A、成膜剂B的组合成比例，成膜剂A占浸润剂固体质量的10～75％，成膜剂B占浸润剂固体质量的70～10％，成膜剂C占浸润剂固体质量的1～5％，pH值调节剂采用酸，pH值调节剂用于偶联剂的分散和水解，占浸润剂固体质量的1～5％，浸润剂的pH值在2～8。2、根据权利要求l所述的光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于所述偶联剂采用A-172、A-174、A-1100、A-187中的一种，占浸润剂固体质量的310%。3、根据权利要求l所述的光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于-成膜剂A/成膜剂B/成膜剂C的配合采用环氧/聚酯/小分子环氧酯、环氧/聚醋酸乙烯类乳液/小分子环氧酯、聚酯/聚醋酸乙烯类乳液/小分子环氧酯中的一种，成膜剂A和成膜剂B的组合占浸润剂固体质量的8085%,成膜剂C占浸润剂固体质量的15%。4、根据权利要求1所述的光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于所述pH值调节剂采用柠檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸中的一种，浸润剂的pH值在37。5、根据权利要求l所述的光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于所述的润滑剂采用不饱和油酸酯类润滑剂，占浸润剂固体质量的25%。全文摘要本发明公开了一种光缆加强芯用高强无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，包括偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C、pH值调节剂，以上物质固体质量占浸润剂总质量的5～10％，其余物质为水，水的含量占浸润剂总质量的90～95％，偶联剂采用硅烷偶联剂，占浸润剂固体质量的3～10％，润滑剂采用不饱和油酸脂类润滑剂，占浸润剂固体质量的1～10％，成膜剂A、成膜剂B、成膜剂C分别采用环氧类乳液、聚酯类乳液、聚醋酸乙烯类乳液中的一种，其中成膜剂C选用低聚合度的化合物，成膜剂A与成膜剂B的组合占浸润剂固体质量的80～85％，成膜剂C占浸润剂固体质量的1～5％，pH值调节剂采用酸，占浸润剂固体质量的1～5％，浸润剂的pH值在2～8。本发明与乙烯基树脂、环氧树脂相容性好，并且能使制品的玻璃钢强度提高。文档编号C03C25/26GK101391866SQ20081012146公开日2009年3月25日申请日期2008年10月6日优先权日2008年10月6日发明者叶社培,张毓强,娜米,费其锋申请人:巨石集团有限公司