本發(fā)明涉及一種玻纖紗的浸潤劑，具體涉及一種FFU合成枕木用無堿玻璃纖維紗的浸潤劑。(二)
背景技術(shù)：
：FFU(FiberreinforcedFoamedUrethane)是將聚氨酯樹脂的發(fā)泡體用玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)后生產(chǎn)出的質(zhì)量輕、耐腐蝕的復(fù)合材料。FFU合成枕木應(yīng)用在軌道工程上具有較多優(yōu)勢，首先是便于施工與安裝，重量輕、鋪設(shè)時間短的優(yōu)點(diǎn)尤其適于橋梁軌道枕木。其次，F(xiàn)FU材料易于制作大尺寸產(chǎn)品，可用于大型道岔等。另外，對比傳統(tǒng)混凝土枕木，F(xiàn)FU中不含鋼筋，不必?fù)?dān)心施工中發(fā)生短路事故。同時，F(xiàn)FU復(fù)合材料使用壽命長，可以降低產(chǎn)品周期成本，從而實(shí)現(xiàn)總成本的降低。目前FFU合成枕木已受到PU和鐵路界的高度關(guān)注，是全球PU材料界研究的一個熱點(diǎn)課題。如日本新建軌道中，80％以上工程用到了FFU合成枕木，在我國臺灣地區(qū)，F(xiàn)FU合成枕木在軌道工程上的應(yīng)用也開始受到業(yè)主的重視。按國外經(jīng)驗(yàn)1km高速鐵路需用1800根左右枕木計算，7000km高速鐵路FFU合成枕木市場規(guī)模將達(dá)到500億元。作為FFU合成枕木的主要基體材料，玻璃纖維的比重高達(dá)80％，因此，可以說玻璃纖維的性能決定著最終制品的性能。針對FFU合成枕木，首先要求玻璃纖維紗具備優(yōu)良的使用順暢性，如拉擠過程中低毛羽，耐摩擦等要求，其次是要與聚氨酯樹脂相容性好，浸透快速而完全，最重要的是最終的玻璃纖維制品具備優(yōu)異的機(jī)械性能。一般性能要求如下(玻璃纖維含量均為75％，以300tex為例)：拉伸性能(按照ASTMD2343測試方法)：樹脂體系聚氨酯樹脂拉伸強(qiáng)度≥2200MPa拉伸模量≥75GPa剪切性能(按照ASTMD2344測試方法)：樹脂體系聚氨酯樹脂剪切強(qiáng)度≥60MPa玻璃纖維紗性能層差測試≤50mm耐磨性測試≥30次從玻璃纖維紗內(nèi)側(cè)取2米試樣，將紗的一頭對齊。然后將對齊的一側(cè)固定好，緩慢地將玻璃纖維紗內(nèi)部中有松弛的部分弄平。紗對齊的另一頭，以毫米為單位測量最長和最短紗線的距離，此即為層差測試。從玻璃纖維紗內(nèi)側(cè)取1米試樣，在一頭系0.5kg的砝碼。將樣品在直徑為10毫米的銅管上摩擦，目視確認(rèn)毛羽是否產(chǎn)生。記錄毛羽產(chǎn)生時的摩擦次數(shù)，即為耐磨性測試。為此在采用E玻璃成分不變的前提下，需通過研制一種新型的浸潤劑，要能和目標(biāo)樹脂具備優(yōu)良的相容性，提高界面結(jié)合的效果，以滿足機(jī)械性能的指標(biāo)要求，同時要能改善紗線表面狀態(tài)，提高集束性和耐磨性，減少毛羽的產(chǎn)生，以滿足絡(luò)紗及生產(chǎn)使用要求。(三)技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：：本發(fā)明目的是提供一種FFU合成枕木用無堿玻璃纖維紗的浸潤劑，采用該浸潤劑生產(chǎn)的玻璃纖維紗，不但與目標(biāo)樹脂相容性好、浸透好，并且所得制品的機(jī)械性能高，使用順暢性好，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種FFU合成枕木用無堿玻璃纖維紗的浸潤劑，由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑、水配制而成，pH值為2～10(優(yōu)選3～7)；其中，所述的偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述的潤滑劑采用水溶性有機(jī)化合物，具體如硅油或PEG類潤滑劑；所述的成膜劑為環(huán)氧乳液、聚氨酯乳液的共混物；所述的表面活性劑為陽離子表面活性劑；所述的pH值調(diào)節(jié)劑為酸；所述的浸潤劑中，非水組分的質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的3％～10％，余量為水；所述的非水組分為：偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑的理論除水后的含固量部分、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑；所述成膜劑的理論除水后的含固量部分由環(huán)氧乳液的理論除水后的含固量部分與聚氨酯乳液的理論除水后的含固量部分組成，且環(huán)氧乳液的理論除水后的含固量部分與聚氨酯乳液的理論除水后的含固量部分的質(zhì)量比為1：0.18～0.75；基于非水組分的總質(zhì)量，所述偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑的理論除水后的含固量部分、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：優(yōu)選的，基于非水組分的總質(zhì)量，所述偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑的理論除水后的含固量部分、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：更加優(yōu)選的，基于非水組分的總質(zhì)量，所述偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑的理論除水后的含固量部分、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：最優(yōu)選的，基于非水組分的總質(zhì)量，所述偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑的理論除水后的含固量部分、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：本發(fā)明中，所述的水優(yōu)選去離子水。所述的偶聯(lián)劑一般采用帶環(huán)氧基、乙烯基或氨基的硅烷基偶聯(lián)劑，本發(fā)明適用的硅烷偶聯(lián)劑可選用的產(chǎn)品牌號有A-172、A-174、A-1100、A-187等。偶聯(lián)劑的使用，可保護(hù)纖維，避免在拉絲生產(chǎn)過程中受損，并起到玻璃纖維和基體樹脂間的“橋接”作用，因此是影響玻璃纖維強(qiáng)度以及玻璃鋼制品強(qiáng)度的關(guān)鍵。合適的偶聯(lián)劑選擇，可以使生產(chǎn)出來的玻璃纖維紗產(chǎn)品具有更好的機(jī)械性能。本發(fā)明偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％～9％，優(yōu)選2％～8％，更優(yōu)選3％～7％，最優(yōu)選4％～6％。所述的潤滑劑可采用水溶性的有機(jī)化合物，如硅油或PEG類潤滑劑，具體例如聚醚改性硅油、PEG-400、PEG-600等。潤滑劑的使用主要為滿足玻璃纖維在拉絲、后處理、使用過程的潤滑效果，但過多的潤滑劑會影響玻璃纖維紗的集束性，并且會影響最終玻璃鋼制品的機(jī)械性能。本發(fā)明潤滑劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4％～18％，優(yōu)選5％～16％，更優(yōu)選7％～14％，最優(yōu)選9％～11％。所述的成膜劑作為浸潤劑的主要成分起到保護(hù)纖維的作用，滿足纖維的連續(xù)生產(chǎn)，并且對玻璃纖維最終制品的機(jī)械強(qiáng)度起著決定性的影響，因此，成膜劑的選擇是本發(fā)明的重點(diǎn)。本發(fā)明使用的成膜劑為環(huán)氧乳液與聚氨酯乳液的組合，本發(fā)明采用不同類型的乳液搭配使用，一方面是為了使玻璃纖維具有良好集束性與耐磨性，另一方面是為了使玻璃纖維產(chǎn)品與樹脂的相容性要求好，以滿足最終制品力學(xué)性能的要求。本發(fā)明成膜劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60％～85％，優(yōu)選65％～80％，更優(yōu)選68％～78％，最優(yōu)選72％～77％。所述成膜劑中的環(huán)氧乳液是水溶性環(huán)氧樹脂乳液或雙酚A型環(huán)氧樹脂乳液，分子量為200～1200(優(yōu)選300～800)，分散相平均粒徑0.2～2.0μm。本發(fā)明中環(huán)氧乳液可根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)自行制備或使用市售商品。所述成膜劑中的聚氨酯乳液是聚酯型聚氨酯乳液，其相對分子質(zhì)量為20000～40000(優(yōu)選25000～35000)，分散相平均粒徑為0.2～2.0μm，粘度范圍10～50mpa.s。聚氨酯乳液含有極性很強(qiáng)的氨酯鍵，使玻璃纖維具有良好的集束性，對玻璃纖維保護(hù)作用優(yōu)于其它品種的成膜劑。本發(fā)明中聚氨酯乳液可根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)自行制備或使用市售商品。所述的表面活性劑為陽離子表面活性劑，可選自烷基吡啶鹽、季銨鹽、胺鹽中的一種，具體例如十八烷基三甲基氯化銨(1831)、N-烷基二乙三胺、聚乙烯亞胺季銨鹽等。本發(fā)明表面活性劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％～10％，優(yōu)選2％～9％，更優(yōu)選3％～8％，最優(yōu)選6％～7.5％。所述的pH值調(diào)節(jié)劑采用酸，有機(jī)酸或無機(jī)酸均可，如檸檬酸、醋酸、甲酸、乙酸等。pH值調(diào)節(jié)劑的作用主要是用來輔助偶聯(lián)劑分散和調(diào)節(jié)配制好的浸潤劑的pH值。本發(fā)明pH調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％～5％，優(yōu)選1.5％～4.5％，更優(yōu)選2％～4％，最優(yōu)選2.5％～3.5％。本發(fā)明所述的FFU合成枕木用無堿玻璃纖維紗的浸潤劑，其配制方法為：按照配方，在一個干凈的容器中，加入總量40％～50％的水，再加入pH值調(diào)節(jié)劑，攪拌3～5min，接著加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌40～50min；將潤滑劑、表面活性劑各自用4～6倍質(zhì)量的40～50℃水?dāng)嚢柘♂尯?，加入容器；再將成膜劑?～3倍質(zhì)量的水稀釋后，加入容器；補(bǔ)足配方中水的量，攪拌均勻，即得成品。其中，所述的水優(yōu)選去離子水。利用本發(fā)明所述的浸潤劑，根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，可制得所述的FFU合成枕木用無堿玻璃纖維紗，其可燃物含量(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)一般控制在0.2％～0.8％，具體的值需要根據(jù)原料本身的性能，從產(chǎn)品需要達(dá)到的性能指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果來看，可燃物含量在0.3％～0.6％的產(chǎn)品，機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能夠滿足要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的浸潤劑能夠使玻璃纖維產(chǎn)品的層差保持穩(wěn)定而耐磨性大大提高，并與樹脂相容性好、滲透性好，制品的機(jī)械性能高，從而滿足市場及應(yīng)用需求。(四)具體實(shí)施方式以下通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受以下實(shí)施例的任何制約。本發(fā)明實(shí)施例使用的浸潤劑各組分如下：所述偶聯(lián)劑使用氨基丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑，產(chǎn)品牌號為A-1100(生產(chǎn)廠家：美國邁圖公司)；所述潤滑劑聚醚改性硅油，產(chǎn)品型號為zbh-207(生產(chǎn)廠家：青島中寶化工有機(jī)硅有限公司)；所述成膜劑環(huán)氧樹脂乳液，產(chǎn)品牌號為DSMJS129(生產(chǎn)廠家：荷蘭DSM公司)；所述成膜劑聚氨酯乳液，產(chǎn)品牌號為PU400S(生產(chǎn)廠家：拜耳材料科技有限公司)；所述陽離子表面活性劑十八烷基三甲基氯化銨，產(chǎn)品型號為1831(生產(chǎn)廠家：上海金山經(jīng)緯化工有限公司)；所述pH值調(diào)節(jié)劑采用醋酸。下表為具體的配方實(shí)例(表1)和按照本領(lǐng)域常規(guī)的玻璃纖維生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)出的300tex絲餅紗的具體測試結(jié)果(表2)。本發(fā)明各具體實(shí)例中，水的含量占浸潤劑總質(zhì)量的94％，下表1中體現(xiàn)的是浸潤劑中各非水組分占非水組分總量的百分?jǐn)?shù)。表1實(shí)例1～6配方組分實(shí)例1實(shí)例2實(shí)例3實(shí)例4實(shí)例5實(shí)例6偶聯(lián)劑234567潤滑劑579111416環(huán)氧乳液676257534844聚氨酯乳液151820222426表面活性劑9.587.564.53pH調(diào)節(jié)劑1.522.533.54配方非水組分比例合計100100100100100100表2用實(shí)例1～6配方制備的浸潤劑生產(chǎn)的絲餅紗的測試結(jié)果本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)聚氨酯拉擠成型工藝與FFU用紗的技術(shù)特點(diǎn)，通過浸潤劑原料的選擇，配方的優(yōu)化，采用本領(lǐng)域常規(guī)合適的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出滿足需求的FFU合成枕木用紗產(chǎn)品。根據(jù)以上的配方測試實(shí)例，我們可以從中看出，通過對組分和組分含量的設(shè)計，我們可以得到合乎要求的浸潤劑，其中尤以實(shí)例3、4效果更佳。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3