專利名稱：：風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂技術(shù)，特別是一種風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑。(二)
背景技術(shù)：
：風(fēng)力發(fā)電因能取代有限資源且較其它大型再生能源如太陽能、生質(zhì)原料、水力等更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)故受到重用，發(fā)展極為迅速。風(fēng)機(jī)設(shè)備是風(fēng)電項(xiàng)目投資的主要部分，約占60%_80%，而葉片是風(fēng)機(jī)設(shè)備的最主要部分。葉片的設(shè)計(jì)及選材決定發(fā)電性能與功率，目前風(fēng)力葉片已是100%的復(fù)材產(chǎn)品，此決定了復(fù)材工業(yè)成為風(fēng)力發(fā)電裝置中的樞紐地位。惡劣的環(huán)境和長期不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)葉片的要求有比重輕且具有最佳的疲勞強(qiáng)度和機(jī)械性能，能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件和隨機(jī)負(fù)荷的考驗(yàn)；葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性及其振動(dòng)頻率特性曲線都正常，傳遞給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷穩(wěn)定性好；耐腐蝕、紫外線照射和雷擊的性能好；發(fā)電成本較低，維護(hù)費(fèi)用最低。今天選擇的材料以E-玻纖增強(qiáng)塑料(GFRP)居多，目前已開始采用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)，研究表明，碳纖維(carbonfiber，簡稱CF)復(fù)合材料葉片剛度是玻璃鋼復(fù)合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維復(fù)合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料，但價(jià)格昂貴，影響了它在風(fēng)力發(fā)電上的大范圍應(yīng)用。故采用玻璃纖維增強(qiáng)的FRP材料已經(jīng)作為目前風(fēng)能領(lǐng)域應(yīng)用及研究的主題。作為風(fēng)力葉片各結(jié)構(gòu)件的選擇性增強(qiáng)，一般需要對(duì)玻璃纖維加工成單向或多軸向織物。因此玻纖紗首先需要具備優(yōu)良的織造性能，如織造過程中低毛羽等要求。此外，需適合目前風(fēng)力葉片主流的成型工藝即與環(huán)氧基體樹脂相容性好，滲透速度快，適合真空輔助樹脂灌注成型工藝。最主要的是要求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(玻纖含量均為65%):拉伸性能(按照ASTMD2343測試方法):拉伸強(qiáng)度>2400MPa，拉伸模量>79GPa;剪切性能(按照IS03597測試方法)剪切強(qiáng)度^55MPa，剪切模量^26GPa;彎曲性能(按照IS03597測試方法)彎曲強(qiáng)度^950MPa，彎曲模量^35GPa;壓縮性能(按照IS03597測試方法)壓縮強(qiáng)度^650MPa;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環(huán)氧樹脂具備優(yōu)良的相容性，提高界面結(jié)合的效果，以達(dá)到機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)的要求。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，采用該浸潤劑生產(chǎn)的直接無捻粗紗，不但具備優(yōu)異的織造性能，而且要求能與環(huán)氧樹脂相容性好、滲透性好，并且能使制品的機(jī)械性能高，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑、抗靜電劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的510%，余量為水(包括原料自身帶的水加上配制浸潤劑加入的去離子水)；所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述潤滑劑采用水溶性的PEG類潤滑劑；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180300;所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在5001500;所述抗靜電劑采用水溶性的有機(jī)鹽類抗靜電劑；所述PH值調(diào)節(jié)劑采用酸；所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下本發(fā)明使用的潤滑劑可采用水溶性的有機(jī)化合物，特別是PEG類潤滑劑，如PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000等。一般采用的使用量為浸潤劑固體質(zhì)量的320%，潤滑劑的用量以滿足玻璃纖維在拉絲、后處理、使用過程的潤滑效果為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的原則是夠用就可，太多的潤滑劑會(huì)影響原絲間的粘結(jié)效果，并且會(huì)影響最終玻璃鋼制品的機(jī)械性能，本發(fā)明優(yōu)選所述潤滑劑的用量為浸潤劑固體質(zhì)量的515%，更優(yōu)選812%。本發(fā)明的成膜劑A、成膜劑B作為浸潤劑的主要成分起到保護(hù)纖維，并且對(duì)最終制品的機(jī)械強(qiáng)度起著決定性的影響。通?？蛇x用的成膜劑有環(huán)氧類乳液、聚酯類乳液等。需在以上幾類成膜劑中挑選合適的種類。一般比較常用的成膜劑配合(成膜劑A/成膜劑B):環(huán)氧/環(huán)氧，環(huán)氧/聚酯，聚酯/聚酯。為了提高與環(huán)氧樹脂的相容性，達(dá)到機(jī)械強(qiáng)度高的要求，本發(fā)明采用環(huán)氧/環(huán)氧的配合，即采用兩種環(huán)氧樹脂乳液組合使用，其中環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的當(dāng)量相對(duì)較小，一般可在180300，優(yōu)選當(dāng)量在200300;環(huán)氧樹脂乳液B中環(huán)氧樹脂的當(dāng)量相對(duì)較大，一般可在5001500，優(yōu)選當(dāng)量在500800。本發(fā)明優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液A的用量以其固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的2050%，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液B的用量以其固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的2151X，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液A和環(huán)氧樹脂乳液B的總用量以它們的固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的7180%。本發(fā)明采用不同當(dāng)量的環(huán)氧乳液搭配使用，主要是考慮到玻璃纖維紗的集束性、及紗質(zhì)、浸透性一般使用環(huán)氧當(dāng)量小的乳液，對(duì)應(yīng)的玻纖紗質(zhì)軟，集束性差些；而使用環(huán)氧當(dāng)量大的乳液，對(duì)應(yīng)的玻纖紗質(zhì)硬，集束性好、浸透性略差。兩者搭配使用，可以起到提高玻璃纖維的耐磨性、改善浸透性，提高機(jī)械強(qiáng)度的作用。這樣的組合可保證玻璃纖維與環(huán)氧樹脂具備良好的浸透、優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明所述的環(huán)氧樹脂乳液可使用市售商品。本發(fā)明的抗靜電劑采用水溶性有機(jī)鹽類抗靜電劑，所述的有機(jī)鹽類抗靜電劑可使用有機(jī)季銨鹽類、咪唑啉等，有機(jī)鹽類抗靜電劑可使用市售商品，比如所述的有機(jī)季銨鹽可選用1631、1827、1227等型號(hào)的商品?？轨o電劑涂覆在玻纖表面，能通過吸收空氣的水分，形成導(dǎo)電通路，從而消除玻璃纖維在紡織過程中產(chǎn)生的靜電，但是用量不易太多，否則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品易吸潮，影響最終制品的機(jī)械性能。本發(fā)明優(yōu)選所述的抗靜電劑的使用量為浸潤劑固體質(zhì)量的0.51.5%。本發(fā)明的pH調(diào)節(jié)劑采用酸，有機(jī)酸或無機(jī)酸均可，如可使用檸檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸等，優(yōu)選醋酸。浸潤劑中的偶聯(lián)劑的分散需要在一定的pH條件下水解，具體看偶聯(lián)劑的種類和分散要求。配制好的浸潤劑，一般要求在一定的pH范圍存儲(chǔ)和使用，pH值的范圍一般可在28，通常會(huì)在37之間的酸性環(huán)境。本發(fā)明風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑的配制方法包括以下步驟在一個(gè)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酸的量，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2530分鐘；浸潤劑成分中的潤滑劑在3倍于其量的溫去離子水(4050°C)中充分?jǐn)嚢柘♂尯蠹尤肴萜?；浸潤劑成分中成膜劑A、成膜劑B分別采用成膜劑量的3倍水進(jìn)稀釋；浸潤劑成分中的抗靜電劑采用3倍于其量的熱去離子水(S09(TC)中充分?jǐn)嚢柘♂尯蠹尤肴萜鳎艚檮﹑H值不能達(dá)到最佳范圍，加入適量的酸進(jìn)行調(diào)整并攪拌均勻，直至pH值達(dá)到最佳范圍。本發(fā)明玻璃纖維的L.0.I(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，下同)一般控制在0.51.0%，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，L.0.I在0.50.9%生產(chǎn)的產(chǎn)品，機(jī)械強(qiáng)度能夠滿足要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的浸潤劑能與環(huán)氧樹脂相容性好、滲透性好，并且能使制品的機(jī)械性能高，從而滿足市場及應(yīng)用需求。具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受以下實(shí)施例的5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)劑使用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，產(chǎn)品牌號(hào)為A-187;所述潤滑劑使用PEG1000;所述成膜劑A使用環(huán)氧樹脂乳液A，牌號(hào)Neoxil965D(生產(chǎn)廠家荷蘭DSM公司)；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，牌號(hào)為DSMJS129(生產(chǎn)廠家荷蘭DSM公司)；所述抗靜電劑采用有機(jī)季銨鹽1631;所述pH值調(diào)節(jié)劑采用醋酸。本發(fā)明實(shí)施例中，水的含量占浸潤劑總質(zhì)量的95%，下面是一些配方的實(shí)例和測試結(jié)果，其中的數(shù)值均為各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上的配方測試實(shí)例，我們可以從中看出，通過對(duì)組分和組分含量的設(shè)計(jì)，我們可以得到合乎要求的浸潤劑，其中尤以實(shí)例3、4、5效果更佳。本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的技術(shù)特點(diǎn)，通過浸潤劑原料的選擇，配方的優(yōu)化，采用合適的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出滿足該領(lǐng)域需求的無堿玻璃纖維直接紗產(chǎn)品。權(quán)利要求一種風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑、抗靜電劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的5～10％，余量為水；所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述潤滑劑采用水溶性的PEG類潤滑劑；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180～300；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在500～1500；所述抗靜電劑采用水溶性的有機(jī)鹽類抗靜電劑；所述pH值調(diào)節(jié)劑采用酸；所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑5～13％潤滑劑5～15％成膜劑A10～75％成膜劑B10～75％成膜劑A+成膜劑B65～85％抗靜電劑0.5～2％pH值調(diào)節(jié)劑1～5％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑中各組分以其固含』偶聯(lián)劑潤滑劑成膜劑A成膜劑B成膜劑A+成膜劑B抗靜電劑pH值調(diào)節(jié)劑t計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)j712%812%2050%2151%7180%0.51.5%:的比例如下24%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑的pH值在28。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑的pH值在37。5.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自下列牌號(hào)的產(chǎn)品A-172，A-174，A-1100、A-187。6.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的PEG類潤滑劑選自下列之一PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000。7.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的有機(jī)鹽類抗靜電劑選自下列之一有機(jī)季銨鹽類、咪唑啉。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的有機(jī)季銨鹽類抗靜電劑選自下列型號(hào)的商品1631、1S27、1227。9.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的PH值調(diào)節(jié)劑選自下列之一檸檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸。全文摘要本發(fā)明公開了一種風(fēng)能織物用無堿玻纖直接紗的浸潤劑，所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑、抗靜電劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的5～10％，余量為水；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180～300；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在500～1500。所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑5～13％，潤滑劑5～15％，成膜劑A10～75％，成膜劑B10～75％，成膜劑A+成膜劑B65～85％，抗靜電劑0.5～2％，pH值調(diào)節(jié)劑1～5％。本發(fā)明所述的浸潤劑能與環(huán)氧樹脂相容性好、滲透性好，并且能使制品的機(jī)械性能高，從而滿足市場及應(yīng)用需求。文檔編號(hào)C03C25/24GK101734869SQ20091015565公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月29日優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日發(fā)明者張毓強(qiáng),張燕,米娜,費(fèi)其鋒申請(qǐng)人:巨石集團(tuán)有限公司