專利名稱：：一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑及其配制方法，主要用于中堿濕法短切纖維的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
：玻璃纖維工業(yè)誕生于上個世紀(jì)30年代，經(jīng)過70多年的發(fā)展，已經(jīng)成為一個具有旺盛生命力的新興產(chǎn)業(yè)。在玻璃纖維總產(chǎn)量中，約70%用于做復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，其中主要用于塑料增強(qiáng)。與碳纖維、芳綸纖維、天然纖維等其他增強(qiáng)纖維比較，它在多個領(lǐng)域中都占絕對主導(dǎo)地位。目前已擁有5000多個品種，60000多個規(guī)格用途，遍及電子、通訊、建筑、化工、冶金、核能、航空、航天、兵器、艦艇、車船、海洋開發(fā)、及遺傳工程等高新
技術(shù)領(lǐng)域：
。而中堿玻璃纖維由于具備良好的耐酸性，被廣泛應(yīng)用于電池隔板，屋面氈，化工儲罐表面氈和增強(qiáng)石膏等領(lǐng)域。這種短切原絲是由拉絲，涂覆浸潤劑，短切成一定長度纖維，然后直接進(jìn)行包裝而成。以上產(chǎn)品的加工工藝一般為在水中或水溶液中分散，要求玻璃纖維在水中或水溶液中有良好的分散性。而影響分散性的一個重要指標(biāo)就是玻璃纖維的含水率，由于這種玻璃纖維生產(chǎn)后沒能馬上使用，在存儲或長途運(yùn)輸過程中很容易失去水分，特別在炎熱的氣候下更為嚴(yán)重。在失去水分的過程中，玻璃纖維相互粘接，最終影響在水或水溶液中的分散性。由于該產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，在運(yùn)往全球各地時，發(fā)現(xiàn)運(yùn)往不同國家時，由于運(yùn)輸時間和環(huán)境不同，該產(chǎn)品在使用前的水分都不一樣，最終在水或水溶液分散性也存在很大的差異。為了解決這個問題，以提高中堿短切原絲在存儲或運(yùn)輸過程中的水分的保存率，傳統(tǒng)的方式是采用真空包裝。這種辦法通常是產(chǎn)品在包裝過程中，把包裝袋內(nèi)抽為真空，然后把袋口扎死。雖然這種辦法在一定時間內(nèi)有所效果，但也存在一些不希望的局限性。主要是這種方法很容易使紗束在抽真空過程中粘在一塊，同時中堿短切原絲在水中長期存放后易降低自身的強(qiáng)度，而傳統(tǒng)的浸潤劑不能起到很好的保護(hù)作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑及其配制方法，能夠生產(chǎn)方便，不需要額外增加設(shè)備，而且在保證水分不很快失去的同時不降低玻璃纖維的強(qiáng)度。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:該高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于包括水溶性的脲基硅垸偶聯(lián)劑、陽離子潤滑劑、非離子潤滑劑、保濕劑、有機(jī)弱酸和水，脲基硅烷偶聯(lián)劑占浸潤劑固體質(zhì)量的3~8%，陽離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的4060%、非離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的1020%，保濕劑占浸潤劑固體質(zhì)量的1030%，有機(jī)弱酸占浸潤劑固體質(zhì)量的0.5~2%，水的含量占浸潤劑總重量的9599%,浸潤劑的PH值為3.05.0。本發(fā)明的脲基硅垸偶聯(lián)劑可以采用脲丙基三烷氧基硅烷。脲基硅烷偶聯(lián)劑含有一個硅烷硅原子的可水解鍵或水解產(chǎn)物，有助于提高制品強(qiáng)度。本發(fā)明的陽離子潤滑劑可采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)酰胺鹽。陽離子潤滑劑的存在，使短切玻璃纖維生產(chǎn)過程中拉絲作業(yè)更為穩(wěn)定。本發(fā)明的保濕劑采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或兩種。本發(fā)明的有機(jī)弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和檸檬酸中的一種，使用冰醋酸最佳。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括一種如上所述的高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑的配制方法，其特征在于包括以下步驟在一個干凈的容器中加入一半總量去離子水，然后再加入浸潤劑成分中有機(jī)弱酸一半的量，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的脲基硅垸偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2030分鐘；浸潤劑成分中的陽離子潤滑劑在另一半有機(jī)弱酸中加熱至6080度充分稀釋，再加入適量室溫去離子水稀釋后冷卻到室溫再加入容器；浸潤劑成分中的保濕劑在6080度熱去離子水中充分?jǐn)嚢柘♂尯罄鋮s到室溫再加入容器;浸潤劑成分中的非離子潤滑劑在室溫去離子水中充分稀釋后加入容器；若浸潤劑PH值不能達(dá)到最佳范圍，加入適量有機(jī)弱酸進(jìn)行調(diào)整并攪拌均勻，直至ra值達(dá)到最佳范圍。本浸潤劑成分適用于生產(chǎn)薄氈的纖維。本發(fā)明不會影響客戶使用的白水(whitewater)系統(tǒng)，長時間使用，分散短切原絲用的白水系統(tǒng)依然很穩(wěn)定，而且可以循環(huán)使用。該浸潤劑成分還提高了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品的物理性能。本發(fā)明浸潤劑成分中無易揮發(fā)性物質(zhì)，有助于使浸潤劑成分成為環(huán)境友好的原料。具體實(shí)施例方式本發(fā)明是關(guān)于一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，涂有這種浸潤劑成分的中堿短切原絲適用于FRP用表面氈，屋面氈，地板用氈，蓄電池用氈和PCB用氈等，該浸潤劑有良好的親水性，而且又要阻隔水對中堿玻璃的侵蝕，最終還不能影響制品的強(qiáng)度。本發(fā)明實(shí)施例浸潤劑含有至少一種脲基硅烷(aminosilane)偶聯(lián)劑、一種陽離子潤滑劑、一種非離子潤滑劑、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一種或兩種，一種有機(jī)弱酸。以上物質(zhì)固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的1-5%，其余物質(zhì)均為水，水的含量占浸潤劑總重量的9599%，脲基硅烷偶聯(lián)劑占浸潤劑固體質(zhì)量的3~8%，陽離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的40~60%、非離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的1020%，保濕劑占浸潤劑固體質(zhì)量的1030%，有機(jī)弱酸占浸潤劑固體質(zhì)量的0.52%，浸潤劑的PH值在3.05.0之間，3.54.5則更佳。硅烷組合中使用的偶聯(lián)劑包括含有Si(OR)2結(jié)構(gòu)的甲硅烷，Si(OR)2中的R是一種有機(jī)基團(tuán)如烷基。低垸基如甲基、乙基和異丙基等較佳。硅烷偶聯(lián)劑的作用是提高成膜劑與玻璃纖維的黏附性，減少后道工序時斷絲和毛羽情況。適用于硅烷組合的脲基硅烷偶聯(lián)劑包括(但不限于)脲丙基三烷氧基硅烷(gamma-ureidopropyltrialkoxysilane)(MOMENTIVE的A-1160)。本浸潤劑成分包括至少一種非離子潤滑劑。非離子潤滑劑充當(dāng)濕潤滑劑，在拉絲過程中對玻璃纖維起到保護(hù)作用。非離子潤滑劑的特別適用的實(shí)例包括PEG200、PEG600、PEG18000和PEG20000。在一個最佳的實(shí)施例中，非離子潤滑劑是PEG18000。本浸潤劑成分中還包括至少一種陽離子潤滑劑，陽離子潤滑劑可以減少玻璃纖維間的磨損。陽離子潤滑劑合適的實(shí)例包括(但不限于)環(huán)狀結(jié)構(gòu)酰胺鹽。陽離子潤滑劑的量最好是足以提供一定水平的活躍的潤滑劑，形成涂層，減少毛羽的形成，并與白水系統(tǒng)有很好的匹配性。本浸潤劑成分中還包括至少一種保濕劑，保濕劑為一種水溶性高分子聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙二醇，以聚乙烯醇為最佳。玻璃纖維的可燃物含量(即浸潤劑涂附在玻璃纖維上的量占玻璃纖維質(zhì)量的比例)控制在0.10.5%。本發(fā)明中所述浸潤劑配制方法在一個干凈的容器(大小根據(jù)配制量而定，要求自帶有可以調(diào)速的攪拌器為佳)中加入一半總量去離子水，然后再加入浸潤劑成分中有機(jī)弱酸一半的量，充分?jǐn)嚢?-5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的水溶性脲基硅垸偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌(攪拌速度以不產(chǎn)生旋渦為最佳)20-30分鐘；浸潤劑成分中的陽離子潤滑劑在另一半有機(jī)弱酸中加熱至6080度充分稀釋，再加入適量室溫去離子水稀釋后冷卻到室溫再加入容器；浸潤劑成分中的保濕劑在6080度熱去離子水中充分?jǐn)嚢柘♂尯罄鋮s到室溫再加入容器；浸潤劑成分中的非離子潤滑劑在室溫去離子水中充分稀釋后再加入容器；若浸潤劑PH值不能達(dá)到最佳范圍，加入適量有機(jī)弱酸進(jìn)行調(diào)整并攪拌均勻，直至ra值達(dá)到最佳范圍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能在滿足短切工藝要求的情況下提高保濕率，延長了存放時間，同時提高了制品的柔軟性和機(jī)械力學(xué)性能。本發(fā)明浸潤劑典型配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明有機(jī)弱酸的純度為90100%。本發(fā)明實(shí)施例配方的確定和實(shí)驗(yàn)方法的說明為了讓中堿短切原絲達(dá)到高的保濕率，同時能穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足短切的要求，又不影響分散的白水系統(tǒng)，我們選用了脲基硅烷偶聯(lián)劑/陽離子潤滑劑/非離子潤滑劑/保濕劑/有機(jī)弱酸的組合，這樣的組合可保證高的保濕率。本發(fā)明中纖維保濕性用一個微波和分散性儀器測定。即玻璃纖維在一定溫濕度的環(huán)境下，溫度控制在(20-25)度為佳，濕度控制在(50-70)%為佳。每隔一定時間段對玻璃纖維中的水分和在白水中進(jìn)行分散實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明中上述白水中分散實(shí)驗(yàn)方法如下量取1000ml存放時間不超過1天的白水，倒入2000ml的玻璃燒杯中，然后稱量白水重量0.1%的玻璃纖維，一次性倒入盛有白水的燒杯中。將攪拌儀器放入燒杯中，調(diào)整轉(zhuǎn)速到60rpm，攪拌1分鐘。將攪拌好的白水和玻璃纖維混合物一起慢慢倒入抽濾杯中(抽濾杯中先放一片薄鐵絲過濾網(wǎng))，水分抽完后，玻璃纖維隨網(wǎng)一起放入烘箱烘干(烘箱溫度控制不能超過100度)，以(65-85)為最佳。下面是一些配方的實(shí)例和測試結(jié)果(其中的數(shù)值均為浸潤劑固體重量的百分比):<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注配方固體含量A指浸潤劑中各個成分按照一定比例配制好后，進(jìn)行烘干所得到的固體重量占初始重量的百分比數(shù)，單位為(％)。浸潤劑含量B指配制好后浸潤劑涂覆到玻璃纖維表面后固體重量占總玻璃纖維重量的百分比數(shù)，單位為(％)。從以上的配方測試實(shí)例，我們可以從中看出，實(shí)例l、2、3基本符合設(shè)計(jì)的要求，其中實(shí)例2更佳，以上的比例仍有優(yōu)化的空間。本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)保濕性和使用的技術(shù)特點(diǎn)，通過浸潤劑原料的篩選，配方的優(yōu)化，采用一般的濕法短切生產(chǎn)工藝和普通的包裝工藝，就能生產(chǎn)出高保濕性短切產(chǎn)品，不需要額外增加保濕包裝，最終制品能滿足高端市場的需求。權(quán)利要求1、一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于包括水溶性的脲基硅烷偶聯(lián)劑、陽離子潤滑劑、非離子潤滑劑、保濕劑、有機(jī)弱酸和水，脲基硅烷偶聯(lián)劑占浸潤劑固體質(zhì)量的3～8％，陽離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的40～60％、非離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的10～20％，保濕劑占浸潤劑固體質(zhì)量的10～30％，有機(jī)弱酸占浸潤劑固體質(zhì)量的0.5～2％，水的含量占浸潤劑總重量的95～99％，浸潤劑的PH值為3.0～5.0。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于所述脲基硅烷偶聯(lián)劑采用脲丙基三烷氧基硅垸。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于所述陽離子潤滑劑采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)酰胺鹽。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于所述保濕劑采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或兩種。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑，其特征在于所述有機(jī)弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和檸檬酸中的一種。6、一種權(quán)利要求15任一權(quán)利要求所述的高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑的配制方法，其特征在于包括以下步驟在一個干凈的容器中加入一半總量去離子水，然后再加入浸潤劑成分中有機(jī)弱酸一半的量，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的脲基硅垸偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2030分鐘；浸潤劑成分中的陽離子潤滑劑在另一半有機(jī)弱酸中加熱至6080度充分稀釋，加入適量室溫去離子水稀釋后冷卻到室溫再加入容器；浸潤劑成分中的保濕劑在6080度熱去離子水中充分?jǐn)嚢柘♂尯罄鋮s到室溫再加入容器；浸潤劑成分中的非離子潤滑劑在室溫去離子水中充分稀釋后加入容器；若浸潤劑ra值不能達(dá)到最佳范圍，加入適量有機(jī)弱酸進(jìn)行調(diào)整并攪拌均勻，直至PH值達(dá)到最佳范圍。全文摘要本發(fā)明公開了一種高保濕率中堿短切原絲專用浸潤劑及其配制方法，包括水溶性的脲基硅烷偶聯(lián)劑、陽離子潤滑劑、非離子潤滑劑、保濕劑、有機(jī)弱酸和水，脲基硅烷偶聯(lián)劑占浸潤劑固體質(zhì)量的3～8％，陽離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的40～60％、非離子潤滑劑占浸潤劑固體質(zhì)量的10～20％，保濕劑占浸潤劑固體質(zhì)量的10～30％，有機(jī)弱酸占浸潤劑固體質(zhì)量的0.5～2％，水的含量占浸潤劑總重量的95～99％，浸潤劑的pH值為3.0～5.0。脲基硅烷偶聯(lián)劑采用脲丙基三烷氧基硅烷，陽離子潤滑劑采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)酰胺鹽，保濕劑采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或兩種，有機(jī)弱酸采用冰醋酸、乙酸、甲酸和檸檬酸中的一種。本發(fā)明還包括所述浸潤劑的配制方法。本發(fā)明有良好的親水性，又能阻隔水對中堿玻璃的侵蝕，且不影響玻璃纖維的強(qiáng)度。文檔編號C03C25/24GK101391865SQ20081012147公開日2009年3月25日申請日期2008年10月6日優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日發(fā)明者葉社培,張毓強(qiáng),李煥興,娜米申請人:巨石集團(tuán)有限公司