专利名称：：一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂及其配制方法
技术领域：
：本发明涉及一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂及其配制方法，主要用于中碱湿法短切纤维的生产。
背景技术：
：玻璃纤维工业诞生于上个世纪30年代，经过70多年的发展，已经成为一个具有旺盛生命力的新兴产业。在玻璃纤维总产量中，约70%用于做复合材料的增强材料，其中主要用于塑料增强。与碳纤维、芳纶纤维、天然纤维等其他增强纤维比较，它在多个领域中都占绝对主导地位。目前已拥有5000多个品种，60000多个规格用途，遍及电子、通讯、建筑、化工、冶金、核能、航空、航天、兵器、舰艇、车船、海洋开发、及遗传工程等高新
技术领域：
。而中碱玻璃纤维由于具备良好的耐酸性，被广泛应用于电池隔板，屋面毡，化工储罐表面毡和增强石膏等领域。这种短切原丝是由拉丝，涂覆浸润剂，短切成一定长度纤维，然后直接进行包装而成。以上产品的加工工艺一般为在水中或水溶液中分散，要求玻璃纤维在水中或水溶液中有良好的分散性。而影响分散性的一个重要指标就是玻璃纤维的含水率，由于这种玻璃纤维生产后没能马上使用，在存储或长途运输过程中很容易失去水分，特别在炎热的气候下更为严重。在失去水分的过程中，玻璃纤维相互粘接，最终影响在水或水溶液中的分散性。由于该产品的广泛应用，在运往全球各地时，发现运往不同国家时，由于运输时间和环境不同，该产品在使用前的水分都不一样，最终在水或水溶液分散性也存在很大的差异。为了解决这个问题，以提高中碱短切原丝在存储或运输过程中的水分的保存率，传统的方式是采用真空包装。这种办法通常是产品在包装过程中，把包装袋内抽为真空，然后把袋口扎死。虽然这种办法在一定时间内有所效果，但也存在一些不希望的局限性。主要是这种方法很容易使纱束在抽真空过程中粘在一块，同时中碱短切原丝在水中长期存放后易降低自身的强度，而传统的浸润剂不能起到很好的保护作用。
发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂及其配制方法，能够生产方便，不需要额外增加设备，而且在保证水分不很快失去的同时不降低玻璃纤维的强度。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括:该高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于包括水溶性的脲基硅垸偶联剂、阳离子润滑剂、非离子润滑剂、保湿剂、有机弱酸和水，脲基硅烷偶联剂占浸润剂固体质量的3~8%，阳离子润滑剂占浸润剂固体质量的4060%、非离子润滑剂占浸润剂固体质量的1020%，保湿剂占浸润剂固体质量的1030%，有机弱酸占浸润剂固体质量的0.5~2%，水的含量占浸润剂总重量的9599%,浸润剂的PH值为3.05.0。本发明的脲基硅垸偶联剂可以采用脲丙基三烷氧基硅烷。脲基硅烷偶联剂含有一个硅烷硅原子的可水解键或水解产物，有助于提高制品强度。本发明的阳离子润滑剂可采用环状结构酰胺盐。阳离子润滑剂的存在，使短切玻璃纤维生产过程中拉丝作业更为稳定。本发明的保湿剂采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种。本发明的有机弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和柠檬酸中的一种，使用冰醋酸最佳。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种如上所述的高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂的配制方法，其特征在于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有机弱酸一半的量，充分搅拌25分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的脲基硅垸偶联剂，持续搅拌2030分钟；浸润剂成分中的阳离子润滑剂在另一半有机弱酸中加热至6080度充分稀释，再加入适量室温去离子水稀释后冷却到室温再加入容器；浸润剂成分中的保湿剂在6080度热去离子水中充分搅拌稀释后冷却到室温再加入容器;浸润剂成分中的非离子润滑剂在室温去离子水中充分稀释后加入容器；若浸润剂PH值不能达到最佳范围，加入适量有机弱酸进行调整并搅拌均匀，直至ra值达到最佳范围。本浸润剂成分适用于生产薄毡的纤维。本发明不会影响客户使用的白水(whitewater)系统，长时间使用，分散短切原丝用的白水系统依然很稳定，而且可以循环使用。该浸润剂成分还提高了纤维增强复合材料产品的物理性能。本发明浸润剂成分中无易挥发性物质，有助于使浸润剂成分成为环境友好的原料。具体实施例方式本发明是关于一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，涂有这种浸润剂成分的中碱短切原丝适用于FRP用表面毡，屋面毡，地板用毡，蓄电池用毡和PCB用毡等，该浸润剂有良好的亲水性，而且又要阻隔水对中碱玻璃的侵蚀，最终还不能影响制品的强度。本发明实施例浸润剂含有至少一种脲基硅烷(aminosilane)偶联剂、一种阳离子润滑剂、一种非离子润滑剂、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或两种，一种有机弱酸。以上物质固体质量占浸润剂总质量的1-5%，其余物质均为水，水的含量占浸润剂总重量的9599%，脲基硅烷偶联剂占浸润剂固体质量的3~8%，阳离子润滑剂占浸润剂固体质量的40~60%、非离子润滑剂占浸润剂固体质量的1020%，保湿剂占浸润剂固体质量的1030%，有机弱酸占浸润剂固体质量的0.52%，浸润剂的PH值在3.05.0之间，3.54.5则更佳。硅烷组合中使用的偶联剂包括含有Si(OR)2结构的甲硅烷，Si(OR)2中的R是一种有机基团如烷基。低垸基如甲基、乙基和异丙基等较佳。硅烷偶联剂的作用是提高成膜剂与玻璃纤维的黏附性，减少后道工序时断丝和毛羽情况。适用于硅烷组合的脲基硅烷偶联剂包括(但不限于)脲丙基三烷氧基硅烷(gamma-ureidopropyltrialkoxysilane)(MOMENTIVE的A-1160)。本浸润剂成分包括至少一种非离子润滑剂。非离子润滑剂充当湿润滑剂，在拉丝过程中对玻璃纤维起到保护作用。非离子润滑剂的特别适用的实例包括PEG200、PEG600、PEG18000和PEG20000。在一个最佳的实施例中，非离子润滑剂是PEG18000。本浸润剂成分中还包括至少一种阳离子润滑剂，阳离子润滑剂可以减少玻璃纤维间的磨损。阳离子润滑剂合适的实例包括(但不限于)环状结构酰胺盐。阳离子润滑剂的量最好是足以提供一定水平的活跃的润滑剂，形成涂层，减少毛羽的形成，并与白水系统有很好的匹配性。本浸润剂成分中还包括至少一种保湿剂，保湿剂为一种水溶性高分子聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙二醇，以聚乙烯醇为最佳。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)控制在0.10.5%。本发明中所述浸润剂配制方法在一个干净的容器(大小根据配制量而定，要求自带有可以调速的搅拌器为佳)中加入一半总量去离子水，然后再加入浸润剂成分中有机弱酸一半的量，充分搅拌2-5分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的水溶性脲基硅垸偶联剂，持续搅拌(搅拌速度以不产生旋涡为最佳)20-30分钟；浸润剂成分中的阳离子润滑剂在另一半有机弱酸中加热至6080度充分稀释，再加入适量室温去离子水稀释后冷却到室温再加入容器；浸润剂成分中的保湿剂在6080度热去离子水中充分搅拌稀释后冷却到室温再加入容器；浸润剂成分中的非离子润滑剂在室温去离子水中充分稀释后再加入容器；若浸润剂PH值不能达到最佳范围，加入适量有机弱酸进行调整并搅拌均匀，直至ra值达到最佳范围。本发明与现有技术相比，能在满足短切工艺要求的情况下提高保湿率，延长了存放时间，同时提高了制品的柔软性和机械力学性能。本发明浸润剂典型配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明有机弱酸的纯度为90100%。本发明实施例配方的确定和实验方法的说明为了让中碱短切原丝达到高的保湿率，同时能稳定生产，满足短切的要求，又不影响分散的白水系统，我们选用了脲基硅烷偶联剂/阳离子润滑剂/非离子润滑剂/保湿剂/有机弱酸的组合，这样的组合可保证高的保湿率。本发明中纤维保湿性用一个微波和分散性仪器测定。即玻璃纤维在一定温湿度的环境下，温度控制在(20-25)度为佳，湿度控制在(50-70)%为佳。每隔一定时间段对玻璃纤维中的水分和在白水中进行分散实验。本发明中上述白水中分散实验方法如下量取1000ml存放时间不超过1天的白水，倒入2000ml的玻璃烧杯中，然后称量白水重量0.1%的玻璃纤维，一次性倒入盛有白水的烧杯中。将搅拌仪器放入烧杯中，调整转速到60rpm，搅拌1分钟。将搅拌好的白水和玻璃纤维混合物一起慢慢倒入抽滤杯中(抽滤杯中先放一片薄铁丝过滤网)，水分抽完后，玻璃纤维随网一起放入烘箱烘干(烘箱温度控制不能超过100度)，以(65-85)为最佳。下面是一些配方的实例和测试结果(其中的数值均为浸润剂固体重量的百分比):<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注配方固体含量A指浸润剂中各个成分按照一定比例配制好后，进行烘干所得到的固体重量占初始重量的百分比数，单位为(％)。浸润剂含量B指配制好后浸润剂涂覆到玻璃纤维表面后固体重量占总玻璃纤维重量的百分比数，单位为(％)。从以上的配方测试实例，我们可以从中看出，实例l、2、3基本符合设计的要求，其中实例2更佳，以上的比例仍有优化的空间。本发明实施例根据保湿性和使用的技术特点，通过浸润剂原料的筛选，配方的优化，采用一般的湿法短切生产工艺和普通的包装工艺，就能生产出高保湿性短切产品，不需要额外增加保湿包装，最终制品能满足高端市场的需求。权利要求1、一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于包括水溶性的脲基硅烷偶联剂、阳离子润滑剂、非离子润滑剂、保湿剂、有机弱酸和水，脲基硅烷偶联剂占浸润剂固体质量的3～8％，阳离子润滑剂占浸润剂固体质量的40～60％、非离子润滑剂占浸润剂固体质量的10～20％，保湿剂占浸润剂固体质量的10～30％，有机弱酸占浸润剂固体质量的0.5～2％，水的含量占浸润剂总重量的95～99％，浸润剂的PH值为3.0～5.0。2、根据权利要求1所述的一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于所述脲基硅烷偶联剂采用脲丙基三烷氧基硅垸。3、根据权利要求1所述的一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于所述阳离子润滑剂采用环状结构酰胺盐。4、根据权利要求l所述的一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于所述保湿剂采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种。5、根据权利要求l所述的一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂，其特征在于所述有机弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和柠檬酸中的一种。6、一种权利要求15任一权利要求所述的高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂的配制方法，其特征在于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有机弱酸一半的量，充分搅拌25分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的脲基硅垸偶联剂，持续搅拌2030分钟；浸润剂成分中的阳离子润滑剂在另一半有机弱酸中加热至6080度充分稀释，加入适量室温去离子水稀释后冷却到室温再加入容器；浸润剂成分中的保湿剂在6080度热去离子水中充分搅拌稀释后冷却到室温再加入容器；浸润剂成分中的非离子润滑剂在室温去离子水中充分稀释后加入容器；若浸润剂ra值不能达到最佳范围，加入适量有机弱酸进行调整并搅拌均匀，直至PH值达到最佳范围。全文摘要本发明公开了一种高保湿率中碱短切原丝专用浸润剂及其配制方法，包括水溶性的脲基硅烷偶联剂、阳离子润滑剂、非离子润滑剂、保湿剂、有机弱酸和水，脲基硅烷偶联剂占浸润剂固体质量的3～8％，阳离子润滑剂占浸润剂固体质量的40～60％、非离子润滑剂占浸润剂固体质量的10～20％，保湿剂占浸润剂固体质量的10～30％，有机弱酸占浸润剂固体质量的0.5～2％，水的含量占浸润剂总重量的95～99％，浸润剂的pH值为3.0～5.0。脲基硅烷偶联剂采用脲丙基三烷氧基硅烷，阳离子润滑剂采用环状结构酰胺盐，保湿剂采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种，有机弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和柠檬酸中的一种。本发明还包括所述浸润剂的配制方法。本发明有良好的亲水性，又能阻隔水对中碱玻璃的侵蚀，且不影响玻璃纤维的强度。文档编号C03C25/24GK101391865SQ20081012147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,李焕兴,娜米申请人:巨石集团有限公司