本發(fā)明一種表面處理劑，并且更特別地，涉及一種用于處理玻璃布的表面處理劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻璃布(glass-fibrefabric)是一種用玻璃纖維制成的織物，其具有具有絕緣、絕熱、耐腐蝕、不燃燒、耐高溫、高強(qiáng)度等性能，主要用作絕緣材料、玻璃鋼的增強(qiáng)材料、化學(xué)品過濾布、高壓蒸汽絕熱材料、防火制品、高彈性傳動(dòng)帶、建筑材料和貼墻布等。
為了使玻璃布本身機(jī)械性能更好并且更易于應(yīng)用到與其他材料的復(fù)合過程中，需要在玻璃布的生產(chǎn)過程中對(duì)玻璃布進(jìn)行表面處理。由于玻璃布屬于無機(jī)纖維，通常使用硅烷偶聯(lián)劑作為其表面處理劑的關(guān)鍵成分。
在化工行業(yè)，已知硅烷偶聯(lián)劑的水解速度取于硅能團(tuán)si-x，而與有機(jī)聚合物的反應(yīng)活性則取于碳官能團(tuán)c-y。因此，對(duì)于不同基材或處理對(duì)象，選擇適用的硅烷偶聯(lián)劑至關(guān)重要。選擇的方法主要通過試驗(yàn)，預(yù)選并應(yīng)在既有經(jīng)驗(yàn)或規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行。例如，在一般情況下，不飽和聚酯多選用含ch2＝cmecoovi及ch2-choch2o的硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧樹脂多選用含ch2chch2o-及h2n-硅烷偶聯(lián)劑，酚醛樹脂多選用含h2n-及h2nconh硅烷偶聯(lián)劑，聚烯烴多選用乙烯基硅烷，使用硫黃硫化的橡膠則多選用烴基硅烷等。由于異種材料間的黏接強(qiáng)度受到一系列因素的影響，諸如潤(rùn)濕、表面能、界面層及極性吸附、酸堿的作用、互穿網(wǎng)絡(luò)及共價(jià)鍵反應(yīng)等，因而，光靠試驗(yàn)預(yù)選有時(shí)還不夠精確，還需綜合考慮材料的組成及其對(duì)硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感度等。
玻璃纖維的表面處理方法主要有下面三種：后處理法、前處理法、遷移法。前處理法是改變玻璃纖維制備中浸潤(rùn)劑的配方，將硅烷偶聯(lián)劑作為一個(gè)組分加到浸潤(rùn)劑中，使浸潤(rùn)劑既能滿足玻璃纖維拉絲、紡織和各道工序的要求，同時(shí)在拉絲過程中就使玻璃纖維表面覆蓋一層偶聯(lián)劑。用前處理法制備的玻璃纖維制品可直接用來制玻璃鋼，省去了洗滌或灼燒再后處理的復(fù)雜工藝，避免了玻璃纖維在灼燒中的強(qiáng)度損失。然而該方法工藝較復(fù)雜，成本較高。遷移法是將硅烷偶聯(lián)劑直接加到樹脂膠液中摻和，借硅烷偶聯(lián)劑從樹脂膠液中向玻璃纖維表面的遷移作用與玻璃纖維表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生偶聯(lián)作用。但該方法的效果較差。
后處理法是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)玻璃布所普遍采用的一種方法。此方法分兩步進(jìn)行。首先用洗滌或灼燒法除去玻璃纖維制品表面的紡織型浸潤(rùn)劑，然后用偶聯(lián)劑溶液浸漬，水洗，干燥，使玻璃纖維表面覆蓋一層硅烷偶聯(lián)劑。
然而，對(duì)于適用于玻璃布表面處理的非氨烴基硅烷，當(dāng)在工業(yè)生產(chǎn)中配制其對(duì)應(yīng)的表面處理劑時(shí)需要加入可觀用量的冰醋酸作為水解催化劑，并將溶液的ph值調(diào)至3.5-5.5。而冰醋酸是類酸性腐蝕品，使用過程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)作用，使生產(chǎn)車間充斥著難聞氣味，直接排放到水中則會(huì)對(duì)水體和水生生物產(chǎn)生極為有害的影響。在國(guó)家倡導(dǎo)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，著重工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境評(píng)價(jià)的大背景下，研發(fā)得到用于玻璃布生產(chǎn)的環(huán)境友好型的表面處理劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種特別適用于玻璃布生產(chǎn)的且環(huán)境友好型的表面處理劑，通過改善表面處理劑的配方和制備方法，不但可以在不影響玻璃布品質(zhì)的情況下降低冰醋酸的濃度，還可以使玻璃布的機(jī)械性能得到加強(qiáng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種表面處理劑，其特征在于，包括下列組分：
0.70-0.75wt％冰醋酸，
0.45–0.55wt％由三烷氧基硅烷作為中間體制得的硅烷偶聯(lián)劑，
0.33-0.40wt％含硫硅烷，
0.75–1.00wt％聚丙烯酰胺，
0.55–0.89wt％酸性樹脂，
1.7-2.3wt％乳化劑,
3.7-4.5wt％高級(jí)醇，
1.27×10-3–2.27×10-3wt％消泡劑，
余量為純水。
進(jìn)一步地，所述酸性樹脂是松香改性酚醛樹脂，改性石油樹脂中的一種或兩種混合物。
進(jìn)一步地，所述乳化劑是烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽，烷基碳數(shù)為13-20的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽，烷基碳數(shù)為10-17烷基磺酸鹽的一種或多種。
進(jìn)一步地，所述由三烷氧基硅烷作為中間體制得的硅烷偶聯(lián)劑為n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基芐基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽或n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
進(jìn)一步地，所述含硫硅烷為3-巰丙基三乙氧基硅烷或巰丙基三甲氧基硅烷。
進(jìn)一步地，所述消泡劑由40-55wt％礦物油、25-40wt％聚醚、15-25wt％二氧化硅和2-5wt％水構(gòu)成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述表面處理劑的制備方法，包括下列步驟：
(1)將消泡劑和純水按1：9的重量比配置，將所述比例的純水緩緩加入消泡劑中，并持續(xù)攪拌20-40min，制得消泡劑溶液；
(2)將酸性樹脂緩緩加入乳化劑中，并持續(xù)攪拌至少30min，制得樹脂乳液；
(3)向純水中緩緩加入冰醋酸并混合均勻，制得冰醋酸溶液；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入高級(jí)醇，并混合均勻；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入三烷氧基硅烷和含硫硅烷，攪拌直至溶液均勻；
(5)向步驟(4)制得的均勻溶液中緩緩加入樹脂乳液，攪拌直至液體均勻；
(6)向步驟(5)制得的液體中緩緩加入消泡劑溶液，至少攪拌30min，制得表面處理劑。
進(jìn)一步地，步驟(1)制得的消泡劑溶液存放時(shí)間不超過2h。
本發(fā)明所述的表面處理劑及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于，通過優(yōu)化表面處理劑的配方、配方之間的配比關(guān)系和制備方法，使表面處理劑中的冰醋酸濃度顯著降低，這不但節(jié)省原料成本，還降低相應(yīng)的廢水處理成本，有利于企業(yè)節(jié)省總體的生產(chǎn)成本，以及達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。另外，本發(fā)明披露的表面處理劑還意外地具有加強(qiáng)玻璃布機(jī)械能力的效果，這個(gè)效果是由于其中所含的硅烷偶聯(lián)劑、含硫硅烷、聚丙烯酰胺和酸性樹脂在玻璃纖維間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而鞏固了玻璃布自身紡織結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，僅用于解釋本發(fā)明，而不能視為對(duì)本發(fā)明的限制。為了避免不必要地模糊所述實(shí)施例，本部分對(duì)一些本領(lǐng)域的公知技術(shù)，即對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的技術(shù)，未進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.70wt％冰醋酸，
0.49wt％乙烯基芐基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽，
0.38wt％3-巰丙基三乙氧基硅烷，
0.85wt％聚丙烯酰胺，
0.68wt％松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂，松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂的比例為2:1，
2.0wt％烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽和烷基碳數(shù)為13-20的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽，其比例為3:1，
4.0wt％高級(jí)醇，
2.25×10-3wt％消泡劑，其由43wt％礦物油、40wt％聚醚、15wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑由以下方法制得：
(1)將消泡劑和純水按1：9的重量比配置，將所述比例的純水緩緩加入消泡劑中，并持續(xù)攪拌30min，制得消泡劑溶液；
(2)將酸性樹脂緩緩加入乳化劑中，并持續(xù)攪拌40min，制得樹脂乳液；
(3)向純水中緩緩加入冰醋酸并混合均勻，制得冰醋酸溶液；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入高級(jí)醇，并混合均勻；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入三烷氧基硅烷和含硫硅烷，攪拌直至溶液均勻；
(5)向步驟(4)制得的均勻溶液中緩緩加入樹脂乳液，攪拌直至液體均勻；
(6)向步驟(5)制得的液體中緩緩加入消泡劑溶液，攪拌30min，制得表面處理劑。
實(shí)施例2
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.73wt％冰醋酸，
0.52wt％n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷，
0.35wt％3-巰丙基三乙氧基硅烷，
0.88wt％聚丙烯酰胺，
0.75wt％松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂，松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂的比例為3:2，
1.8wt％烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽和烷基碳數(shù)為10-17烷基磺酸鹽，其比例為2:1，
4.5wt％高級(jí)醇，
2.05×10-3wt％消泡劑，其由45wt％礦物油、30wt％聚醚、23wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑由以下方法制得：
(1)將消泡劑和純水按1：9的重量比配置，將所述比例的純水緩緩加入消泡劑中，并持續(xù)攪拌35min，制得消泡劑溶液；
(2)將酸性樹脂緩緩加入乳化劑中，并持續(xù)攪拌45min，制得樹脂乳液；
(3)向純水中緩緩加入冰醋酸并混合均勻，制得冰醋酸溶液；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入高級(jí)醇，并混合均勻；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入三烷氧基硅烷和含硫硅烷，攪拌直至溶液均勻；
(5)向步驟(4)制得的均勻溶液中緩緩加入樹脂乳液，攪拌直至液體均勻；
(6)向步驟(5)制得的液體中緩緩加入消泡劑溶液，攪拌45min，制得表面處理劑。
實(shí)施例3
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.75wt％冰醋酸，
0.47wt％n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，
0.40wt％巰丙基三甲氧基硅烷，
0.98wt％聚丙烯酰胺，
0.79wt％改性石油樹脂，
2.2wt％烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽和烷基碳數(shù)為10-17烷基磺酸鹽，其比例為2:1，
3.8wt％高級(jí)醇，
1.50×10-3wt％消泡劑，其由45wt％礦物油、30wt％聚醚、23wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑由以下方法制得：
(1)將消泡劑和純水按1：9的重量比配置，將所述比例的純水緩緩加入消泡劑中，并持續(xù)攪拌35min，制得消泡劑溶液；
(2)將酸性樹脂緩緩加入乳化劑中，并持續(xù)攪拌1h，制得樹脂乳液；
(3)向純水中緩緩加入冰醋酸并混合均勻，制得冰醋酸溶液；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入高級(jí)醇，并混合均勻；
(4)向冰醋酸溶液中緩緩加入三烷氧基硅烷和含硫硅烷，攪拌直至溶液均勻；
(5)向步驟(4)制得的均勻溶液中緩緩加入樹脂乳液，攪拌直至液體均勻；
(6)向步驟(5)制得的液體中緩緩加入消泡劑溶液，攪拌30min，制得表面處理劑。
實(shí)施例4
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.72wt％冰醋酸，
0.46wt％乙烯基芐基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽，
0.34wt％巰丙基三甲氧基硅烷，
0.57wt％聚丙烯酰胺，
0.89wt％松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂，松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂的比例為1:1，
2.3wt％烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽，
4.1wt％高級(jí)醇，
1.35×10-3wt％消泡劑，其由54wt％礦物油、28wt％聚醚、15wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑的制備方法參照實(shí)施例1中描述的制備方法。
實(shí)施例5
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.74wt％冰醋酸，
0.52wt％n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷，
0.35wt％3-巰丙基三乙氧基硅烷，
0.88wt％聚丙烯酰胺，
0.89wt％改性石油樹脂，
1.9wt％烷基碳數(shù)為13-20的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽和烷基碳數(shù)為10-17烷基磺酸鹽，其比例為1:1，
4.5wt％高級(jí)醇，
1.95×10-3wt％消泡劑，其由45wt％礦物油、30wt％聚醚、23wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑的制備方法參照實(shí)施例2中描述的制備方法。
實(shí)施例6
一種表面處理劑，包括下列組分：
0.75wt％冰醋酸，
0.55wt％n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，
0.40wt％巰丙基三甲氧基硅烷，
0.93wt％聚丙烯酰胺，
0.88wt％松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂，松香改性酚醛樹脂和改性石油樹脂的比例為2:1，
2.1wt％烷基碳數(shù)為7-10的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽，烷基碳數(shù)為13-20的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽和烷基碳數(shù)為10-17烷基磺酸鹽，其比例為1:1:1，
4.5wt％高級(jí)醇，
1.75×10-3wt％消泡劑，其由54wt％礦物油、28wt％聚醚、15wt％二氧化硅和2wt％水構(gòu)成，
余量為純水。
所述表面處理劑的制備方法參照實(shí)施例3中描述的制備方法。
對(duì)比例1
除了不含有酸性樹脂和乳化劑外，參照實(shí)施例1的配方和調(diào)整后的相應(yīng)制備方法制備(即不含步驟2)表面活性劑。
對(duì)比例2
除了不含有含硫硅烷外，參照實(shí)施例1的配方和調(diào)整后的相應(yīng)制備方法制備表面活性劑。
對(duì)比例3
除了不含有由三烷氧基硅烷作為中間體制得的硅烷偶聯(lián)劑外，參照實(shí)施例1的配方和調(diào)整后的相應(yīng)制備方法制備表面活性劑。
實(shí)驗(yàn)例
將上述各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例所制備的表面處理劑分別均勻?qū)嵤┯谕瑯拥牟ＡР嫉暮筇幚砉に囍校瑢⒔?jīng)過不同表面處理劑處理過后的玻璃布樣品分別進(jìn)行條件相同的拉伸實(shí)驗(yàn)，每種樣品進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表1。
表1
從表1可以看出，相比于通常表面處理劑至少1％wt冰醋酸的用量(對(duì)比例4)，本發(fā)明提供的表面處理劑的冰醋酸用量減少至少20％的用量。
另外，相比于缺少本發(fā)明披露的某些組分的對(duì)比例1-3，本發(fā)明披露的表面處理劑(實(shí)施例1-6)可以使玻璃布的機(jī)械性能增強(qiáng)20-40％。