細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑的製作方法
2024-04-10 01:47:05
專利名稱：細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑的製作方法
技術領域：
細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，屬於玻璃纖維浸潤劑領域，尤其涉及膨體紗用浸潤劑。
背景技術：
玻璃纖維膨體紗是由連續玻璃纖維紗，在高壓氣流作用下被膨化(變形)而成的一種柔軟蓬鬆的玻璃纖維紗。它不但保留了普通連續玻璃纖維的一般性能，而且兼備短纖維的蓬鬆性，是一種耐溫、耐腐、低導熱、低容重、可紡織、過濾阻力小、手感柔軟的新型玻璃纖維製品。它可用作各種包裝材料、牆面裝飾材料以及代替石棉用作摩擦製品的增強材料，亦可用作高溫過濾材料、纖維增強塑料材料等，應用領域十分廣泛。
玻璃纖維在膨化過程中，由於受高壓氣流的猛烈衝擊，纖維與氣流、纖維與纖維之間會產生強烈的摩擦。要想使玻璃纖維在膨化過程中儘量少產生毛絲、少被折斷，順利通過膨化工序，生產出的玻璃纖維膨體紗能達到纖維柔軟、耐摩擦、耐曲撓、易散絲、潤滑好等技術要求，這除與膨體紗本身的單絲直徑、捻度大小有關外，生產過程中所用浸潤劑則是關鍵的因素之一。
國內外現有的細玻璃纖維膨體紗用浸潤劑大多採用澱粉型浸潤劑和石蠟型浸潤劑，這兩類浸潤劑均為非增強型浸潤劑。目前在使用這兩類浸潤劑時，還存在以下幾個方面的問題首先它們的配製工藝複雜並需高溫蒸煮，儲存容器和輸送管道也需全程連續保溫；浸潤劑本身組成成分影響膨體紗與製品基材的界面結合，當它用於增強材料時還需熱處理，從而造成能源的浪費、環境的汙染及複合材料強度的下降；這兩種浸潤劑體系中均不含偶聯劑，所以膨體紗與製品基材的界面結合效果差。
國內外也有部分生產廠家嘗試採用現有的增強型浸潤劑生產玻纖膨體紗浸潤劑，但該浸潤劑的應用僅限於較粗直徑纖維(纖維直徑在14微米以上)的拉擠工藝專用的無鹼玻璃纖維膨體紗的生產，當它用於11微米以下的細直徑玻璃纖維膨體紗生產時，其耐摩擦、耐曲撓性能就不能滿足它的後加工工藝要求，影響它的製品性能，到目前為止，對於11微米以下的玻纖膨體紗生產用浸潤劑仍無專用增強型浸潤劑。
發明內容
針對上述存在的問題，本發明提出了一種適用於6～11微米的細玻璃纖維膨體紗增強型浸潤劑，它在常溫下即可完成配製和使用。當這種玻纖膨體紗用於增強熱塑性塑料製品時，可直接與熱塑性樹脂複合，不需要熱處理，節約了能源，減少了環境汙染。與製品基材的界面結合好、強度高。
本發明的技術解決方案是它含有水溶性成膜劑、以脂肪酸酯類為主、陽離子表面活性劑為輔的潤滑劑體系及經PH調節劑調節分散的有機矽烷類偶聯劑，本浸潤劑組成如下水溶性成膜劑佔浸潤劑總重量的2.0～3.5％；潤滑劑佔浸潤劑總重量的0.64～1.05％；有機矽烷偶聯劑佔浸潤劑總重量的0.2～0.5％；分散有機矽烷偶聯劑用的PH調節劑佔浸潤劑總重量的0.1～0.22％；其餘為水。
在水溶性成膜劑中，水溶性環氧樹脂與水溶性不飽和聚酯樹脂的重量比為1.33∶1～2.8∶1。
在水溶性成膜劑中的水溶性不飽和聚酯樹脂，是總的醇酸摩爾比按1.15∶1～1.25∶1取量，分子量為400或600的聚乙二醇與摩爾比為1∶3的順酐和己二酸的反應合成物。在水溶性成膜劑中的水溶性環氧樹脂是指環氧值在0.51～0.44之間的雙酚A環氧樹脂與二乙醇胺按照環氧值與氨基的摩爾比為1∶1～2∶1進行改性的水溶性環氧樹脂。
潤滑劑體系成分構成是脂肪酸酯類潤滑劑與陽離子表面活性劑的重量比為20∶1～7∶1。
脂肪酸酯類潤滑劑為十八碳脂肪酸的聚合度為9～14的聚乙二醇酯。
陽離子表面活性劑可以是下列物質之一9～18碳的烷基陽離子季胺鹽；9～18碳的烷基陽離子醯胺。
有機矽烷類偶聯劑可選用下列物質之一有機矽烷為γ-氨丙基三乙氧基矽烷；乙烯基三乙氧基矽烷；γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷；γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
分散有機矽烷偶聯劑用的PH調節劑可選用下列物質之一冰醋酸；檸檬酸。
它主要用於製造6～11微米的中鹼或無鹼細玻璃纖維膨體紗。
本發明中的水溶性成膜劑含有聚酯、環氧兩種不同化學結構的水溶性樹脂，在水溶性聚酯樹脂結構中含有較多的醚腱和酯腱。醚腱和酯腱的存在，使得成膜劑具有較好的親水性和極性；而水溶性環氧樹脂是通過含有活潑氫的烷基胺對環氧樹脂改性，使得環氧樹脂結構中的部分或全部環氧基團變成親水性和極性均較強的羥基，因此該類樹脂與增強熱塑性塑料基材具有好的親和性。本發明中採用以脂肪酸酯類為主、陽離子表面活性劑為輔的潤滑劑體系，是由於脂肪酸酯類含有較多的極性基團，陽離子表面活性劑具有較好的潤滑效能，因此該潤滑劑體系的使用可同時滿足浸潤劑的潤滑和界面性能的雙重要求。本發明中的偶聯劑採用的是有機矽烷類偶聯劑，它們是一類具有特殊結構的有機矽化合物，它們可以用以下通式表示Y-R-SiX3，式中Y是可以和有機化合物起反應的基團，如乙烯基、氨基、環氧基等；R是短鏈烷撐基，通過它可以把Y與矽原子連接起來；X是可進行水解反應並生成Si-OH的基團，如烷氧基、乙醯氧基等。X和Y是兩類反應特性不同的活性基團，X基團易與無機材料(玻璃纖維)產生牢固的結合，因此通過矽烷偶聯劑，可在無機材料和有機材料的界面之間架起「分子橋」，把兩種性質懸殊的材料連接在一起，增加了粘接強度，提高了複合材料的性能。本發明中的分散有機矽烷類偶聯劑用的PH調節劑可以用冰醋酸或檸檬酸，優選的是冰醋酸，因為冰醋酸價廉易得，且在使用過程中可揮發，對玻纖膨體紗的強度損失較小。
本發明中的成分均為水溶性物質，因此本發明配製工藝簡單，儲存容器和輸送管道不需要保溫。本發明尤其適合用於9～11微米的中鹼或6～9微米無鹼細直徑增強型玻璃纖維膨體紗的生產。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例具體配方見表1，各配方均以配置100公斤的浸潤劑計算。其中涉及的各組分用量，無特殊說明均為幹基(非揮發份)含量。其中的「攪拌條件下」是指攪拌速度以不產生氣泡為好。它的配製工藝是以配方1、配方2、配方4為例簡略說明。其餘各實施例的配製工藝，根據配方構成中的組分，參考配方1或配方2或配方4的配製工藝進行。例如1)偶聯劑KH-560、KH-570、A-151的PH調節劑的加入比例為偶聯劑用量的20％，偶聯劑分散濃度為2％，PH值為2-42)偶聯劑KH-550的PH調節劑加入比例為偶聯劑用量的60％，偶聯劑分散濃度為2％3)潤滑劑MO-400、MO-600使用方法相同4)潤滑劑MS-400、MS-600使用方法相同5)681、682、NBR-280使用方法相同6)SR-1、SR-2、NBR-110使用方法相同A、配方1的配製工藝1)KH-550偶聯劑的分散稱取12.5公斤水，加入150克冰醋酸，於攪拌條件下，緩慢加入250克的KH-550，攪拌至水溶液澄清透明為止。
2)KH-570偶聯劑的分散稱取12.5公斤水，加入50克冰醋酸，於攪拌條件下，緩慢加入250克的KH-570，攪拌至水溶液澄清透明為止。
3)稱取1.0公斤MO-400，用20公斤水充分稀釋均勻。
4)稱取50克的1631，用2.5公斤80～100度的水充分稀釋均勻，加入7.5公斤的冷水攪拌均勻。
5)稱取2.0公斤水溶性環氧樹脂681成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
6)稱取1.0公斤水溶性聚酯樹脂SR-2成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
7)按照上述的稀釋順序依次將物料加入配製罐中，用水補足重量至100公斤攪拌均勻即可應用。
B、配方2的配製工藝1)KH-560偶聯劑的分散稱取12.5公斤水，加入50克檸檬酸粉末，待其完全溶解後，於攪拌條件下，緩慢加入250克的KH-560，攪拌至水溶液澄清透明為止。
2)A-151偶聯劑的分散稱取12.5公斤水，加入50克檸檬酸粉末，待其完全溶解後，於攪拌條件下，緩慢加入250克的A-151，攪拌至水溶液澄清透明為止。
3)稱取0.8公斤MO-600，用20公斤水充分稀釋均勻。
4)稱取80克的Ction X，用3.0公斤60～70度的水充分稀釋均勻，加入8.0公斤的冷水攪拌均勻。
5)稱取1.6公斤水溶性環氧樹脂682成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
6)稱取1.0公斤水溶性聚酯樹脂SR-1成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
7)按照上述的稀釋順序依次將物料加入配製罐中，用水補足重量至100公斤攪拌均勻即可應用。
C、配方4的配製工藝1)KH-560偶聯劑的分散稱取15公斤水，加入60克冰醋酸，於攪拌條件下，緩慢加入300克的KH-560，攪拌至水溶液澄清透明為止。
2)KH-570偶聯劑的分散稱取10公斤水，加入40克冰醋酸，於攪拌條件下，緩慢加入200克的KH-570，攪拌至水溶液澄清透明為止。
3)稱取0.56公斤的MS-600，用10公斤80～100度水充分溶解均勻，加入10公斤冷水稀釋均勻。
4)稱取80克的Ction X，用3.0公斤60～70度的水充分稀釋均勻，加入8.0公斤的冷水攪拌均勻。
5)稱取2.0公斤水溶性環氧樹脂682成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
6)稱取0.8公斤水溶性聚酯樹脂SR-2成膜劑，加入10公斤的水攪拌均勻。
7)按照上述的稀釋順序依次將物料加入配製罐中，用水補足重量至100公斤攪拌均勻即可應用。
表1
權利要求
1.細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於它含有水溶性成膜劑、以脂肪酸酯類為主、陽離子表面活性劑為輔的潤滑劑體系及經PH調節劑調節分散的有機矽烷類偶聯劑，本浸潤劑組成如下水溶性成膜劑佔浸潤劑總重量的2.0～3.5％；潤滑劑佔浸潤劑總重量的0.64～1.05％；有機矽烷偶聯劑佔浸潤劑總重量的0.2～0.5％；分散有機矽烷偶聯劑用的PH調節劑佔浸潤劑總重量的0.1～0.22％；其餘為水。
2.根據權利要求1所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於在水溶性成膜劑中，水溶性環氧樹脂與水溶性不飽和聚酯樹脂的重量比為1.33∶1～2.8∶1。
3.根據權利要求2所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於水溶性不飽和聚酯樹脂是總的醇酸摩爾比按1.15∶1～1.25∶1取量，分子量為400的聚乙二醇與摩爾比為1∶3的順酐和己二酸的反應合成物。
4.根據權利要求2所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於水溶性不飽和聚酯樹脂是總的醇酸摩爾比按1.15∶1～1.25∶1取量，分子量為600的聚乙二醇與摩爾比為1∶3的順酐和己二酸的反應合成物。
5.根據權利要求2所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於水溶性環氧樹脂是指環氧值在0.51～0.44之間的雙酚A環氧樹脂通過二乙醇胺改性，且改性後的環氧值與氨基的摩爾比為1∶1～2∶1的水溶性環氧樹脂。
6.根據權利要求1所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於潤滑劑體系成分構成為脂肪酸酯類潤滑劑與陽離子表面活性劑的重量比為20∶1～7∶1。
7.根據權利要求5所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於脂肪酸酯類潤滑劑為十八碳脂肪酸的聚合度為9～14的聚乙二醇酯。
8.根據權利要求5所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於陽離子表面活性劑可以是下列物質之一9～18碳的烷基陽離子季胺鹽；9～18碳的烷基陽離子醯胺。
9.根據權利要求1所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於有機矽烷類偶聯劑可選用下列物質之一有機矽烷為γ-氨丙基三乙氧基矽烷；乙烯基三乙氧基矽烷；γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷；γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
10.根據權利要求1所述的細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，其特徵在於分散有機矽烷偶聯劑用的PH調節劑可選用下列物質之一冰醋酸；檸檬酸。
全文摘要
細玻璃纖維膨體紗用增強型浸潤劑，屬於玻璃纖維浸潤劑領域，尤其涉及膨體紗用浸潤劑。它含有水溶性成膜劑、以脂肪酸酯類為主、陽離子表面活性劑為輔的潤滑劑體系及經pH調節劑調節分散的有機矽烷類偶聯劑，本浸潤劑組成如下水溶性成膜劑佔浸潤劑總重量的2.0～3.5％；潤滑劑佔浸潤劑總重量的0.64～1.05％；有機矽烷偶聯劑佔浸潤劑總重量的0.2～0.5％；分散有機矽烷偶聯劑用的pH調節劑佔浸潤劑總重量的0.1～0.22％；其餘為水。它在常溫下即可完成配製和使用。當這種玻纖膨體紗用於增強熱塑性塑料製品時，可直接與熱塑性樹脂複合，不需要熱處理，節約了能源，減少了環境汙染。與製品基材的界面結合好、強度高。
文檔編號C03C25/24GK1923740SQ20061004153
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月13日 優先權日2006年9月13日
發明者劉穎, 李青, 李佳, 曹平, 張梅 申請人:中材科技股份有限公司