本发明涉及玻璃纤维技术领域，具体涉及一种浸润剂及彩色玻璃纤维及其制备方法和应用。
背景技术：
玻璃纤维是一种优异的无机非金属材料，具有原料易得、强度高、模量高、耐腐蚀、绝缘性好等优点，常用在复合材料的增强材料、电绝缘材料、绝热保温材料等领域。
目前，玻璃纤维通常可通过矿石原料经高温熔融、拉丝、退纱、并纱工艺制得，其中，玻璃浸润剂是玻璃纤维在拉丝过程中用于涂覆在玻璃纤维表面的一种专用表面处理剂，其具有润滑、保护玻璃纤维，以及促进玻璃纤维粘结、集束的作用，是影响玻璃纤维是否能够满足后续加工要求以及玻璃纤维的使用性能的关键因素之一。
根据玻璃纤维纱的用途不同，玻璃浸润剂可以分为增强型浸润剂和纺织型浸润剂。其中经过增强型浸润剂涂覆后制得的玻璃纤维增强纱，可直接用于制作热固性塑料、热塑性塑料、橡胶、弹性体等增强玻纤制品；而经纺织型浸润剂涂覆后制得的玻璃纤维纺织纱，可以应用于纺织行业，制作纤维织物，因此只要要求制得的玻璃纤维纺织纱需要具有良好的拉丝、加捻、合股、整经、织造等纺织加工性。
随着复合材料应用领域的拓展、市场的升级，对复合材料制备工艺提出了更加精细严苛的要求。特别是在玻璃纤维织物铺层过程中，对织物经纬向位移有严格控制，市售的用淀粉型浸润剂所织造的布不能便捷的检示出优劣。中国专利文献cn103833235a公开了一种在线涂覆制备彩色玻璃纤维的方法，包括如下步骤：(1)在室温下，将冰醋酸、硅烷偶联剂、固色剂和水溶性环氧分别用水稀释，然后依次混合并搅拌均匀，再加入无机着色物质，最后加入余量的水，得到含有着色物质的浸润剂；(2)将上述含有着色物质的浸润剂添加到玻璃纤维生产线上的设备中，通过在线拉丝制备玻璃纤维原丝，最后烘干即得彩色玻璃纤维。然而，当将上述彩色玻璃纤维应用于制作玻璃纤维纺织纱时，需要在较高温度(高达400℃左右)，较长时间(10小时以上)下进行热清洗以除去织物表面的浸润剂，在热清洗过程中由于该种彩色玻璃纤维本身存在染色不均匀或不牢固的情况而易导致热清洗后的织物表面发黄，或出现明显褐色条纹，而且该种彩色玻璃纤维的纺织性能差，退解织造时毛纱多，而限制织物的应用范围。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的玻璃纤维织物热清洗后表面发黄或出现褐色条纹的缺陷，同时快速便捷的方法来检测玻璃纤维织物的经纬向位移，从而提供一种浸润剂及彩色玻璃纤维及其制备方法和应用。
本发明提供了一种浸润剂，包括如下重量份的组分：
所述乳化剂为阴离子反应型乳化剂和非离子反应型乳化剂中的至少一种。
所述润滑剂为阳离子润滑剂。
所述无机着色物质为红色、银白色和靛蓝色无机颜料中的至少一种。
本发明还提供了一种所述的浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将淀粉与软水混合均匀，制得淀粉浆，然后将所述淀粉浆进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为60％-90％；
(2)将植物油、乳化剂加入软水中，经乳化处理制得乳液；
(3)将润滑剂与软水混合，并溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将偶联剂加入软水中，经水解，制得偶联剂水解液；
(5)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液、润滑剂溶液和偶联剂水解液混合，加入无机着色物质，然后进行超声波分散处理，制得浸润剂，其中当偶联剂为0时，省略步骤(4)。
步骤(1)中，软水的用量占软水总用量的80-90wt％。
所述超声波分散处理中，温度为55-65℃，分散频率为30-50khz，分散时间为30-60min。
本发明还提供了一种彩色玻璃纤维的制备方法，采用所述的制备方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料进行拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后经退纱、并纱工艺，得到彩色玻璃纤维产品。
在所述拉丝步骤中，控制浸润剂的温度为55-65℃。
本发明还提供了一种所述的制备方法制得的彩色玻璃纤维作为织物示踪物的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的彩色玻璃纤维，通过一定比例的淀粉、植物油、乳化剂、润滑剂、无机着色物质和软水复配，并控制淀粉加软水后制得的淀粉浆的糊化度为60％-90％，将植物油和乳化剂，与润滑剂分别与软水混合，制备乳液和润滑剂溶液，再将淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合后加入无机着色物质，通过上述分步制液再混合均匀的方式有助于促进各组分之间更好地融合，使得有机着色物质分布均匀，再结合采用超声波分散工艺将无机着色物质分散入混合溶液中，使得无机着色物质均匀分散于浸润剂的其他组分中，制得的玻璃纤维具有良好的性能，且颜色牢固，不易脱色、沾色，而且经过玻璃纤维制得的织物经热清洗后，外观基本无变化，未出现变黄、褐色条纹、掉色等情况，且毛纱少，布面情况良好。
2.本发明提供的彩色玻璃纤维，通过控制淀粉中加入占软水总质量80-90wt％的软水制作淀粉浆，能够使彩色玻璃纤维的颜色牢固度和织物热清洗的稳定性进一步得到提高，通过控制超声波分散处理中的温度为55-65℃，分散频率为30-50khz，分散时间为30-60min，提高无机着色物质的分散均匀性，与乳化剂、润滑剂更好地融合，进一步提高织物热清洗后表面颜色的稳定性。
3.本发明提供的彩色玻璃纤维，可以作为织物示踪物，应用于对织物进行示踪检测，简单方便地检验织物经线或纬线的位移程度，降低织物检验的次数，节约人力成本，提高检验的准确度，减少废品率，也便于织物下料剪裁的定位，或为后道加工提供基准线。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉4kg，加入78.6kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为75％；
(2)称取大豆油1.5kg和吐温0.2kg，加入2.3kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.3kg，加入9.25kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合，加入2.35kg的软水，然后加热至60℃，置于超声波分散装置中，分五次加入靛蓝色无机颜料，每次加入0.6kg的靛蓝色无机颜料，共加入3kg，然后在温度为60℃、分散频率为40hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为45min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为60℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
实施例2
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉4kg，加入78.6kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为75％；
(2)称取大豆油1.5kg和吐温0.2kg，加入2.3kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.3kg，加入9.25kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合，加入2.35kg的软水，然后加热至40℃，置于超声波分散装置中，分五次加入靛蓝色无机颜料，每次加入0.6kg的靛蓝色无机颜料，共加入3kg，然后在温度为40℃、分散频率为40hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为45min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为40℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
实施例3
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉6.5kg，加入72kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为90％；
(2)称取花生油1kg和聚乙二醇0.3kg，加入1.8kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.5kg，加入5kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合，加入1.2kg的软水，然后加热至65℃，置于超声波分散装置中，分三次加入红色无机颜料，每次加入0.2kg的红色无机颜料，共加入0.6kg，然后在温度为65℃、分散频率为30hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为60min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为55℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
实施例4
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉2kg，加入85.5kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为60％；
(2)称取菜籽油2kg和聚乙二醇0.1kg，加入2.7kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.1kg，加入0.9kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合，加入5.9kg的软水，然后加热至55℃，置于超声波分散装置中，分十次加入银白色无机颜料，每次加入0.5kg的银白色无机颜料，共加入5kg，然后在温度为55℃、分散频率为50hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为30min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为65℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
实施例5
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉4kg，加入78.6kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为75％；
(2)称取大豆油1.5kg和吐温0.2kg，加入2.3kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.3kg，加入9.25kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液和润滑剂溶液混合，加入2.35kg的软水，然后加热至60℃，置于超声波分散装置中，分五次加入靛蓝色无机颜料，每次加入0.6kg的靛蓝色无机颜料，共加入3kg，然后在温度为60℃、分散频率为20hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为20min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为60℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
实施例6
(一)浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取淀粉3.5kg，加入70kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为75％；
(2)称取大豆油1.0kg和吐温0.2kg，加入2.3kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)称取酰胺盐润滑剂0.3kg，加入9.25kg的软水，溶解，制得润滑剂溶液；
(4)取10kg的软水，加入约0.15kg冰醋酸，调节ph值为3-4，称取硅烷类偶联剂0.25kg，缓慢搅拌水解，制得偶联剂水解液，用冰醋酸或柠檬酸调节ph值为4-6；
(5)将上述糊化处理后的淀粉浆、偶联剂水解液、乳液和润滑剂溶液混合，加入1.35kg的软水，然后加热至60℃，置于超声波分散装置中，加入3kg银白色无机颜料，然后在温度为60℃、分散频率为40hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为45min，制得浸润剂。
(二)彩色玻璃纤维的制备方法为：取上述方法制得的浸润剂为涂覆剂，将玻璃纤维原料加入拉丝设备中，控制浸润剂的温度为60℃，采用带式涂油器拉丝，制得彩色玻璃纤维原丝，然后依次经退纱、并纱工艺，制备得到彩色玻璃纤维。
对比例1
本对比例按照实施例1所述的制备方法制备浸润剂和彩色玻璃纤维，区别仅在于，在浸润剂的制备步骤(1)中，向淀粉中加入占软水总质量50wt％的软水，制得淀粉浆，控制淀粉浆的糊化度为50％。
对比例2
本对比例按照实施例1所述的制备方法制备浸润剂和彩色玻璃纤维，区别仅在于，在浸润剂的制备(4)为：将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液混合，加入2.35kg的软水，然后加热至60℃，置于搅拌装置中，分五次加入靛蓝色无机颜料，每次加入0.6kg的靛蓝色无机颜料，共加入3kg，然后在温度为60℃、转速为40rpm的条件下对物料进行搅拌分散处理，分散时间为45min，制得浸润剂。
对比例3
本对比例按照实施例1所述的制备方法制备浸润剂和彩色玻璃纤维，区别仅在于，浸润剂的制备方法不同，本对比例中浸润剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)称取淀粉4kg，加入78.6kg的软水，搅拌均匀，制得淀粉浆，然后将淀粉浆置于蒸煮器中进行糊化处理，控制淀粉浆的糊化度为75％；
(2)称取大豆油1.5kg、吐温0.2kg、酰胺盐润滑剂0.3kg，加入2.3kg的软水，经高速乳化器乳化处理后，制得乳液；
(3)将上述糊化处理后的淀粉浆、乳液混合，加入2.35kg的软水，然后加热至60℃，置于超声波分散装置中，分五次加入靛蓝色无机颜料，每次加入0.6kg的靛蓝色无机颜料，共加入3kg，然后在温度为60℃、分散频率为40hz的条件下对物料进行超声波分散处理，分散时间为45min，制得浸润剂。
实验例1
将实施例1-6和对比例1-3中制得的彩色玻璃纤维按照相同的方法分别经管纱、整经、穿筘、织造处理后制得彩色玻璃纤维织物，对八组彩色玻璃纤维织物在温度为400℃下进行热清洗，热清洗时间为15h，观察热清洗后织物的外观变化，结果如下表所示。
表1不同批次的彩色玻璃纤维织物经热清洗后织物的外观变化
从表1中可以看出，与对比例1-3相比，采用实施例1-6的彩色玻璃纤维制得的织物经过热清洗后外观色泽、色光几乎无变化，无掉色，无沾色现象，说明本发明的彩色玻璃纤维可以用于织物示踪，以快速、准确检测织物的经纬向位移；而且，实施例1-5中，仅有实施例2和5色光有稍微变淡，说明实施例1、3和4通过对彩色玻璃纤维制备方法的优化，有利于进一步提高制得的彩色玻璃纤维的颜色牢固性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。