一种玻璃纤维用浸润剂及其制备方法、产品和应用与流程

本技术涉及玻璃纤维生产制造，特别涉及一种玻璃纤维用浸润剂以及该浸润剂的制备方法、产品和应用，尤其适用于玻璃纤维增强团状模塑料制品的生产。

背景技术：

1、团状模塑料制品是由不饱和聚酯树脂、填料、短切玻璃纤维和各种添加剂经充分混合形成团状中间体材料经过模压或注塑而制备的。团状模塑料制品具有成本低、尺寸稳定性好和耐热、电性能优良等优势，广泛应用于机械制造、化工设备和建筑等领域。

2、目前增强团状模塑料制品用短切玻璃纤维生产使用的浸润剂常用交联型聚醋酸乙烯酯乳液作为主成膜剂。这种浸润剂一定程度上满足了玻璃纤维的生产需要，但是涂覆生产的玻璃纤维集束性太差，同时与不饱和聚酯的相容性不高，玻璃纤维与不饱和聚酯的界面结合强度低，导致团状模塑料制品的机械强度低。因此，为了提高团状模塑料制品的机械强度，开发一款与不饱和聚酯相容性高的玻璃纤维浸润剂至关重要。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种玻璃纤维用浸润剂，采用本技术浸润剂涂覆生产的玻璃纤维短切原丝产品集束性和流动性好，由其增强的团状模塑料制品机械性能高，满足市场及应用的需求。

2、为了达到上述目的，本技术通过以下技术方案实现：

3、根据本技术的一个方面，提供一种玻璃纤维用浸润剂，所述浸润剂包含有效组分和水；所述浸润剂的固含量为7.61～18.3％，所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、阻聚剂和ph值调节剂，所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下：

4、

5、其中，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂与(甲基)丙烯基硅烷偶联剂的混合物，所述成膜剂是可交联型聚氨酯乳液和不饱和聚酯乳液的混合物。

6、进一步的，所述浸润剂的固含量为11.05～18.3％；所述浸润剂各有效组分的固体质量占浸润剂总质量的百分比表示如下：

7、

8、进一步的，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述(甲基)丙烯基硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。

9、进一步的，所述氨基硅烷偶联剂与所述(甲基)丙烯基硅烷偶联剂的质量比为1︰2～1︰1。

10、进一步的，所述可交联型聚氨酯乳液为非离子型，聚合物链段中含有碳碳双键，重均分子量小于20000。

11、进一步的，所述不饱和聚酯乳液为非离子型，重均分子量小于15000。

12、进一步的，所述可交联型聚氨酯乳液与所述不饱和聚酯乳液的质量比为1︰7～1︰1。

13、进一步的，所述阻聚剂为硫酸钠、二乙基羟胺和哌啶醇氧化物中的至少一种。

14、进一步的，所述ph值调节剂为醋酸、草酸、柠檬酸中的至少一种。

15、本技术的玻璃纤维用浸润剂中，氨基硅烷偶联剂中氨基基团极性强，可交联型聚氨酯乳液对玻璃纤维的粘结性好，这两者可提高玻璃纤维的硬挺性和集束性。(甲基)丙烯基硅烷偶联剂中，(甲基)丙烯基基团可提供交联点，不饱和聚酯乳液碳碳双键含量高，可反应性强，这两者能与不饱和聚酯发生高度交联，提高团状模塑料制品的机械强度。阻聚剂防止硅烷偶联剂与成膜剂中的碳碳双键在玻璃纤维生产过程中发生热引发导致含量变低。ph值调节剂促进(甲基)丙烯基硅烷偶联剂水解。通过浸润剂中各组分的协同作用，使得玻璃纤维具有较好的硬挺性和集束性，由其增强的团状模塑料制品机械性能高，满足市场及应用的需求。

16、该玻璃纤维用浸润剂中各有效组分的作用及含量说明如下：

17、硅烷偶联剂能够与玻璃纤维表面发生缩合反应，牢牢固定在玻璃纤维表面。本技术的硅烷偶联剂选用氨基硅烷偶联剂与(甲基)丙烯基硅烷偶联剂的混合物。氨基硅烷偶联剂端基基团为氨基基团，极性强，能与成膜剂形成较强的分子间作用力，提高玻璃纤维的集束性。(甲基)丙烯基硅烷偶联剂端基基团为(甲基)丙烯基基团，具有可反应性，能与成膜剂、不饱和聚酯树脂发生化学反应，提高团状模塑料制品的机械强度。其中，本技术的氨基硅烷偶联剂可以为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。其中，本技术的(甲基)丙烯基硅烷偶联剂可以为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或/和γ-(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。硅烷偶联剂的用量必须控制在一定范围：若硅烷偶联剂含量过少，玻璃纤维与浸润剂之间的界面结合力差；含量过多，则会导致玻璃纤维不易分散。因此，本技术控制硅烷偶联剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.4～1.2％；优选为0.6～1.2％。

18、本技术中，合理控制两种硅烷偶联剂的用量关系可以合理调整并改善玻璃纤维的集束性、硬挺性以及团状模塑料制品的机械性能。发明人研究发现，当氨基硅烷偶联剂比例过低时，玻璃纤维的集束性和硬挺性变差，而当(甲基)丙烯基硅烷偶联剂比例过低时，则会使团状模塑料制品的机械强度变低。因此，本技术中，控制氨基硅烷偶联剂与(甲基)丙烯基硅烷偶联剂的质量比为1︰2～1︰1；示例性的，氨基硅烷偶联剂与(甲基)丙烯基硅烷偶联剂的质量比为1︰2、1︰1.7、1︰1.5、1︰1.2、1︰1。

19、成膜剂是玻璃纤维用浸润剂的主要成分，具有保护玻璃纤维、提高玻璃纤维集束性和硬挺性的作用，对玻璃纤维的连续生产和应用有着决定性影响。本技术的成膜剂选用可交联型聚氨酯乳液和不饱和聚酯乳液的混合物。可交联型聚氨酯乳液极性强，可提高玻璃纤维的集束性和硬挺性，同时具有可反应性；不饱和聚酯乳液中碳碳双键含量高，反应活性强，能与(甲基)丙烯基硅烷偶联剂和不饱和树脂发生高度交联，提高团状模塑料制品的机械强度。其中，本技术的可交联型聚氨酯乳液可以为非离子型，聚合物链段中含有碳碳双键，重均分子量小于20000，即聚氨酯合成配方中含有丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯单体。其中，本技术的不饱和聚酯乳液可以为非离子型，重均分子量小于15000。同时成膜剂的用量必须控制在一定范围：成膜剂含量过少，玻璃纤维集束性太差；含量过高，则会使玻璃纤维在不饱和聚酯中浸透效果变差，无法全部浸透。因此，本技术控制成膜剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为7～16％；优选为10～16％。

20、本技术中，合理控制两种成膜剂的用量关系可以合理调整并改善玻璃纤维的集束性、硬挺性以及团状模塑料制品的机械性能。发明人研究发现，当可交联型聚氨酯乳液比例过低时，玻璃纤维的集束性和硬挺性变差；而当不饱和聚酯乳液比例过低时，则会使团状模塑料制品的机械强度变低。因此，本技术中控制可交联型聚氨酯乳液与不饱和聚酯乳液的质量比为1︰7～1︰1；示例性的，可交联型聚氨酯乳液与不饱和聚酯乳液的质量比为1︰7、1︰6、1︰5、1︰4、1︰3、1︰2、1︰1。

21、本技术中，阻聚剂的作用是为了防止(甲基)丙烯基硅烷偶联剂、可交联型聚氨酯乳液和不饱和聚酯乳液中的碳碳双键在原丝高温烘干时发生热引发，热引发会使浸润剂中碳碳双键含量急剧减少，最终导致浸润剂与不饱和聚酯交联密度下降，团状模塑料制品机械性能变低。而阻聚剂的用量也必须控制在一定范围：阻聚剂含量过少，团状模塑料制品机械性能较低；含量过多，则会导致团状的中间体材料模压或注塑时降低引发剂的引发效率，也会导致团状模塑料制品机械性能变低。因此，本技术控制阻聚剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.01～0.1％；优选为0.05～0.1％。

22、本技术使用ph值调节剂主要是为了促进(甲基)丙烯基硅烷偶联剂在水中的水解。本技术ph值调节剂优选酸，比如醋酸、草酸、柠檬酸中的至少一种。示例性的，ph值调节剂为醋酸。醋酸、草酸和柠檬酸均可以加快(甲基)丙烯基硅烷偶联剂在水中的水解。同时ph值调节剂的用量也必须控制在一定范围：ph值调节剂含量过少，会使(甲基)丙烯基硅烷偶联剂水解时间过长；含量过多，会导致体系酸性太强，浸润剂稳定性降低。因此，本技术控制ph值调节剂的固体质量占浸润剂总质量的百分比为0.2～1％；优选为0.4～1％。

23、本技术使用水作为浸润剂各组分的分散相，相比溶剂分散相，水更加环保、安全。其中，水优选去离子水。

24、本技术所述浸润剂的固含量为7.61～18.3％，优选为11.05～18.3％。

25、根据本技术的第二个方面，提供前述玻璃纤维用浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

26、s1：在容器中加入浸润剂总质量20％～40％的水，依次加入ph值调节剂和硅烷偶联剂，搅拌均匀；

27、s2：在步骤s1容器中加入用水稀释的成膜剂；

28、s3：在步骤s2容器中加入用水稀释的阻聚剂；

29、s4：在步骤s3容器中补水至浸润剂质量设定值，搅拌均匀即可。

30、进一步的，步骤s2中所述成膜剂采用其固体质量1～5倍的水进行稀释。

31、进一步的，步骤s3中所述阻聚剂采用其固体质量1～5倍的水进行稀释。

32、其中，步骤s2和步骤s3的顺序并不是固定的，相互之间可以调整，即可以在步骤s1容器中先加入用水稀释的成膜剂后，加入用水稀释的阻聚剂；也可以在步骤s1容器中先加入用水稀释的阻聚剂后，加入用水稀释的成膜剂，也可以在步骤s1容器中，同时加入用水稀释的成膜剂和用水稀释的阻聚剂。

33、根据本技术的第三个方面，提供由前述玻璃纤维用浸润剂涂覆生产的玻璃纤维产品。

34、根据本技术的第四个方面，提供前述玻璃纤维产品在增强团状模塑料制品领域的应用。

35、本技术玻璃纤维的可燃物含量一般控制在1.0～2.5％，具体需要根据从产品需要达到的性能指标进行调整。

36、与现有技术相比，经本技术所述的浸润剂涂覆生产的玻璃纤维短切原丝产品集束性和流动性好，由其增强的团状模塑料制品机械性能高，满足市场及应用的需求。