一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑的制作方法
【專利摘要】一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑，由硅烷偶聯(lián)劑、成膜劑、抗靜電劑、潤滑劑、pH調(diào)節(jié)劑和水制成，其中成膜劑由環(huán)氧樹脂乳液、氨基改性的聚醋酸乙烯酯乳液和環(huán)氧改性的聚醋酸乙烯酯乳液組成，所述的潤滑劑包括干態(tài)潤滑劑，所用浸潤劑的固含量為7.0～12.0％，下列各組分的含量以其質(zhì)量占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比表示如下：(1)硅烷偶聯(lián)劑，含量在2.0～10.0％；(2)pH調(diào)節(jié)劑，含量在0.5～5.0％；(3)成膜劑，含量在10.0～90.0％；(4)抗靜電劑，含量在0.5～8.0％；(5)潤滑劑，含量在0.5～10.0％。本發(fā)明的浸潤劑能改善玻璃纖維干態(tài)潤滑性，使用該浸潤劑生產(chǎn)的玻璃纖維紗具有集束性好、毛羽少、干態(tài)摩擦小、在高速切割時使用順暢性好、與熱固性塑料相容性好等特點。
【專利說明】一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑 (一）

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑。 (二）

【背景技術(shù)】
[0002] 在拉絲和纖維加工的過程中，需要在玻璃纖維的表面涂覆一層浸潤劑，浸潤劑主 要成分包括偶聯(lián)劑、成膜劑、潤滑劑以及抗靜電劑等助劑。
[0003] 偶聯(lián)劑主要有改善非極性與極性物質(zhì)之間的界面相容性的作用，是無機玻璃材料 與無機樹脂材料之間的粘結(jié)劑。
[0004] 成膜劑是玻璃纖維高速拉絲過程中所用的浸潤劑中的主要成分，它可使數(shù)百根 玻璃纖維粘合起來，在纖維表面形成一層保護膜，并賦予玻璃纖維良好的浸潤性、硬挺性、 成帶性、短切性和分散性等工藝性能，保護玻璃纖維在后道加工工序中不受損傷，從而滿 足玻璃纖維制品各種成型工藝性能的要求。
[0005] 抗靜電劑主要是消除玻纖在使用過程中產(chǎn)生的靜電，保持使用的順暢性。
[0006] 潤滑劑主要是使玻璃纖維原絲與各工藝裝置之間保持一定的潤滑作用，避免二者 間摩擦系數(shù)過大而引起原絲張力過大，造成飛絲、絲束打毛及原絲筒粘并退解困難等問題 的產(chǎn)生，同時在原絲筒后加工過程如絡(luò)紗、短切過程，起到潤滑作用，使原絲具有良好的滑 爽性，防止因機械磨損而產(chǎn)生的毛絲。
[0007] 目前一般使用的增強熱固性塑料用的玻璃纖維浸潤劑，在復(fù)合材料成型過程，特 別是高速短切的工藝中，摩擦很大，如果沒有優(yōu)良的"潤滑"作用，因摩擦而積累的毛羽將會 影響短切順暢性，嚴(yán)重的情況下，毛羽將堵塞短切刀而中斷使用，同時如果沒有優(yōu)良的"潤 滑"作用，在設(shè)備狀態(tài)一致的條件下，短切速度會下降，導(dǎo)致復(fù)合材料中玻璃纖維含量下降， 影響復(fù)合材料的機械強度。 (三）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑， 該浸潤劑能改善玻璃纖維干態(tài)潤滑性，使用該浸潤劑生產(chǎn)的玻璃纖維紗具有集束性好、毛 羽少、干態(tài)摩擦小、在高速切割時使用順暢性好、與熱固性塑料相容性好等特點，從而提高 短切效率，提高復(fù)合材料中的玻璃纖維含量，最終提高復(fù)合材料的機械強度。
[0009] 下面對本發(fā)明采用的技術(shù)方案做具體說明。
[0010] 本發(fā)明提供了一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑，由硅烷偶聯(lián)劑、成膜 齊U、抗靜電劑、潤滑劑、pH調(diào)節(jié)劑和水制成，其中成膜劑由環(huán)氧樹脂乳液、氨基改性的聚醋酸 乙烯酯乳液和環(huán)氧改性的聚醋酸乙烯酯乳液組成，所述的潤滑劑包括干態(tài)潤滑劑，所用浸 潤劑的固含量為7. 0?12. 0%，下列各組分的含量以其質(zhì)量占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比表 示如下：
[0011] ⑴硅烷偶聯(lián)劑，含量在2.0?10.0% ;
[0012] (2)pH調(diào)節(jié)劑，含量在0.5?5.0% ;
[0013] (3)成膜劑，含量在10.0?90.0% ;
[0014] (4)抗靜電劑，含量在0? 5?8. 0 % ;
[0015] (5)潤滑劑，含量在0? 5?10. 0%。
[0016] 本發(fā)明中，若組分以乳液的形式加入，則其含量以其固體質(zhì)量占浸潤劑固體質(zhì)量 的百分比表示。
[0017] 本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑主要是與玻璃表面結(jié)合，提供疏水界面與成膜劑相容，起到 無機與有機界面之間的結(jié)合作用，偶聯(lián)劑一般選自硅烷偶聯(lián)劑如Y -縮水甘油氧基丙基三 甲氧基硅烷、Y-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲 氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等，偶聯(lián)劑質(zhì)量一般占浸潤劑固體質(zhì)量的 2. 0%?10. 0%，優(yōu)選 5. 0 ?7. 0%。
[0018] 本發(fā)明所述的pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選弱酸，如醋酸，主要是提供酸性介質(zhì)來水解偶聯(lián)劑， 一般其占浸潤劑固體質(zhì)量的〇. 5?5. 0%，優(yōu)選為I. 0?3. 0%。
[0019] 本發(fā)明所述的成膜劑主要是提供集束性，并且與樹脂互相作用，提供良好的界面， 本發(fā)明所述的成膜劑包含聚醋酸乙烯酯、環(huán)氧樹脂等，其中聚醋酸乙烯酯有氨基改性與環(huán) 氧改性兩種。氨基改性聚醋酸乙烯酯可以起到交聯(lián)作用，提供硬挺性，數(shù)均分子量約為 20000-80000,一般其占浸潤劑固體質(zhì)量的15. 0-60. 0%，優(yōu)選為33. 0?38. 0% ;環(huán)氧改性 聚醋酸乙烯酯可以提供硬挺性及與樹脂相容性作用，數(shù)均分子量約為30000-100000, 一般 其占浸潤劑固體質(zhì)量的10. 0-50. 0 %，優(yōu)選25. 0?30. 0 % ;環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹 月旨，數(shù)均分子量約為1000-10000, 一般其占浸潤劑固體質(zhì)量的10. 0-40. 0%，優(yōu)選18. 0? 23. 0%。
[0020] 本發(fā)明所述的抗靜電劑，主要是消除由于使用過程中摩擦導(dǎo)致的靜電，改善玻璃 纖維的切割性，不致于由于靜電而粘附刀片，影響使用的順暢性，抗靜電劑選用季銨鹽，一 般在浸潤劑中含量為0. 5%?8. 0%，優(yōu)選3. 0?6. 0%。
[0021] 本發(fā)明所述的潤滑劑主要起潤滑作用，潤滑劑一般占浸潤劑固體物質(zhì)含量的 0. 5 %?10. 0 %，優(yōu)選2. 0?5. 0%。本發(fā)明所述的潤滑劑包含干態(tài)潤滑劑，以改善干態(tài)潤 滑性，除了干態(tài)潤滑劑外，還可以加入傳統(tǒng)液態(tài)潤滑劑。傳統(tǒng)潤滑劑在常溫下為液態(tài)，在玻 璃纖維烘制后遷移至玻璃纖維表面，但不能起到修復(fù)玻璃纖維表面缺陷、減小摩擦的作用。 傳統(tǒng)潤滑劑可以使用有機硅油等。干態(tài)潤滑劑在常溫下為固態(tài)，可以減小拉絲過程摩擦來 減少毛絲，提高拉絲的順暢性，且在烘制過程遷移至玻璃纖維表面，并能修復(fù)其表面缺陷， 提高浸潤劑涂覆的均勻性，并且在玻璃纖維合股過程中，減小干態(tài)摩擦，從而減少毛羽，在 高速使用過程大幅度降低摩擦提高其使用順暢性。干態(tài)潤滑劑可使用市售商品，優(yōu)選分子 量為 1000-5000 的 PEG 等。
[0022] 本發(fā)明中，玻璃纖維紗的潤滑劑的含量一般控制在在0. 01?8. 00%，具體量需要 根據(jù)玻璃纖維使用性能要求決定，從產(chǎn)品需要達到的干態(tài)潤滑性能指標(biāo)及實際實驗結(jié)果， 潤滑劑有效含量在2. 0?5. 0 %可滿足生產(chǎn)工藝及使用條件要求。
[0023] 本發(fā)明的浸潤劑最佳使用溫度控制在22_28°C。
[0024] 本發(fā)明所述的浸潤劑可應(yīng)用于增強熱固性塑料用的玻璃纖維，所述的熱固性塑料 如不飽和聚酯樹脂或聚氨酯樹脂等。本發(fā)明浸潤劑應(yīng)用于如片狀膜塑料（SMC)，長纖維注射 (LFI)等工藝，可以大幅減小干態(tài)潤滑，有效解決毛絲及高速使用過程的順暢性問題。
[0025] 使用本發(fā)明的改善干態(tài)潤滑性的浸潤劑生產(chǎn)的玻璃纖維紗具有毛羽少、潤滑性 好、高速使用順暢性好等優(yōu)點，不影響后道復(fù)合材料性能。
[0026] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
[0027] (1)本發(fā)明使用的潤滑劑包含干態(tài)潤滑劑，相比于傳統(tǒng)液態(tài)潤滑劑可改善玻璃纖 維的干態(tài)潤滑性，干態(tài)潤滑作用越好，其短切效率越高，導(dǎo)致玻璃纖維與熱固性塑料形成的 制品中玻璃纖維含量越高，做成的成品的強度越高。
[0028] (2)本發(fā)明的成膜劑采用環(huán)氧樹脂乳液、環(huán)氧改性的聚醋酸乙烯酯乳液、氨基改性 的聚醋酸乙烯酯乳液的組合，可以給玻璃纖維提供良好的集束性、硬挺性以及與熱固性塑 料的相容性。 (四）【具體實施方式】
[0029] 下面以具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍不 限于此：
[0030] 參見下表，這些實例中為了達到硬質(zhì)玻璃纖維潤滑性，提高生產(chǎn)效率和不影響玻 璃鋼強度的要求，我們主要是在特定浸潤劑配方中調(diào)整傳統(tǒng)潤滑劑與干態(tài)潤滑劑的比例。
[0031] 硅烷偶聯(lián)劑購自EVONIK公司，為Y -丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
[0032] 數(shù)均分子量為50000氨基改性聚醋酸乙烯酯乳液，購自Frankin公司的682 ;
[0033] 數(shù)均分子量為30000環(huán)氧改性聚醋酸乙烯酯乳液，購自Celanese公司的1971 ;
[0034] 數(shù)均分子量為4000環(huán)氧樹脂乳液，結(jié)構(gòu)為雙酚A型，購自DSM公司的961 ;
[0035] 抗靜電劑為18個碳原子長鏈型季銨鹽，可購自BASF公司的264A ;
[0036] 傳統(tǒng)潤滑劑為分子量為2000的聚乙二醇乳液，干態(tài)潤滑劑為分子量為2000的聚 丙烯乳液，熔點為60°C，購自MICHELMAN公司的MD960。
[0037] 具體配方實例實施如下：
[0038] 浸潤劑固含量為11. 5% ;
[0039] 表1是一些配方的實例（其中的數(shù)值均為各成分基于浸潤劑固體質(zhì)量的百分含 量）：

【權(quán)利要求】
1. 一種增強熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑，由硅烷偶聯(lián)劑、成膜劑、抗靜電劑、潤 滑劑、pH調(diào)節(jié)劑和水制成，其中成膜劑由環(huán)氧樹脂乳液、氨基改性的聚醋酸乙烯酯乳液和環(huán) 氧改性的聚醋酸乙烯酯乳液組成，所述的潤滑劑包括干態(tài)潤滑劑，所用浸潤劑的固含量為 7. 0?12. 0%，下列各組分的含量以其質(zhì)量占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比表示如下： (1) 硅烷偶聯(lián)劑，含量在2. 0?10. 0% ; (2) pH調(diào)節(jié)劑，含量在0.5?5.0% ; (3) 成膜劑，含量在10. 0?90. 0% ; (4) 抗靜電劑，含量在0.5?8.0% ; (5) 潤滑劑，含量在0· 5?10. 0%。
2. 如權(quán)利要求1所述的浸潤劑，其特征在于：氨基改性聚醋酸乙烯酯乳液以其固體 質(zhì)量計占浸潤劑固體質(zhì)量的15. 0-60.0%，環(huán)氧改性聚醋酸乙烯酯乳液以其固體質(zhì)量計 占浸潤劑固體質(zhì)量的10. 0-50. 〇%，環(huán)氧樹脂乳液以其固體質(zhì)量計占占浸潤劑固體質(zhì)量的 10. 0-40. 0%。
3. 如權(quán)利要求2所述的浸潤劑，其特征在于：氨基改性聚醋酸乙烯酯乳液以其固體質(zhì) 量計占浸潤劑固體質(zhì)量的33. 0?38. 0%，環(huán)氧改性聚醋酸乙烯酯乳液以其固體質(zhì)量計占 浸潤劑固體質(zhì)量的25. 0?30. 0%，環(huán)氧樹脂乳液以其固體質(zhì)量計占占浸潤劑固體質(zhì)量的 18. 0 ?23. 0%。
4. 如權(quán)利要求3所述的浸潤劑，其特征在于：下列各組分的含量以其質(zhì)量占浸潤劑固 體質(zhì)量的百分比表示如下： (1) 硅烷偶聯(lián)劑，含量在5. 0?7. 0% ; (2) pH調(diào)節(jié)劑，含量在1.0?3.0% ; (4) 抗靜電劑，含量在3. 0?6. 0% ; (5) 潤滑劑，含量在2. 0?5. 0%。
5. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑選自下列之一： 縮水甘油氧基丙基二甲氧基娃燒、丙烯醜氧基丙基二甲氧基娃燒、氨基丙基二 乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基娃燒。
6. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述氨基改性聚醋酸乙烯酯的 數(shù)均分子量為20000-80000 ;所述環(huán)氧改性聚醋酸乙烯酯的數(shù)均分子量為30000-100000 ; 所述環(huán)氧樹脂為雙酚Α型環(huán)氧樹脂，其數(shù)均分子量為1000-10000。
7. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述的抗靜電劑為季銨鹽。
8. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述的潤滑劑為干態(tài)潤滑劑。
9. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述的干態(tài)潤滑劑為分子量在 1000-5000 的的 PEG。
10. 如權(quán)利要求1?4之一所述的浸潤劑，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑選自下列之 一：縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基 三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述氨基改 性聚醋酸乙烯酯的數(shù)均分子量為20000-80000 ;所述環(huán)氧改性聚醋酸乙烯酯的數(shù)均分子量 為30000-100000 ;所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，其數(shù)均分子量為1000-10000 ;所述 的抗靜電劑為季銨鹽；所述的干態(tài)潤滑劑為分子量在1000-5000的PEG ;所述的pH調(diào)節(jié)劑 為弱酸。
【文檔編號】C03C25/40GK104276767SQ201410453161
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張志堅, 王巍, 葉鳳林, 劉陽, 張鑫, 楊萌 申請人:巨石集團有限公司