一種增強纏繞型中堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強熱固性樹脂技術(shù)，特別是一種增強纏繞型中堿玻璃 纖維直接紗的浸潤劑。 (二）
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維纏繞成型是一種快捷高效的方法。其工藝是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維（或 布帶、預(yù)浸紗）按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得堅固、輕質(zhì)的復(fù)合材料 產(chǎn)品。纖維纏繞成型制品具備優(yōu)良的耐腐蝕性能、高耐久性、輕質(zhì)高強和安裝維修方便等特 點，纖維纏繞成型目前被廣泛應(yīng)用于石油輸送、污水處理、海水淡化、航空航天、電力輸送、 氣液存儲、運動休閑等領(lǐng)域，典型制品有石油高壓管道、CNG氣瓶、反滲透膜殼、電抗器、絕緣 套管、玻璃鋼儲罐、煙氣脫硫裝置、高爾夫球桿等等。
[0003] 用于纖維纏繞成型的纖維材料有多種可選擇性，如無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、 碳纖維、玄武巖纖維、HDPE等等，這些材料的選擇是根據(jù)最終制品的設(shè)計要求、應(yīng)用領(lǐng)域來 確定。目前國內(nèi)外纖維纏繞玻璃鋼制品，一般都采用無堿玻璃纖維，尤其是管道和貯罐日益 廣泛地應(yīng)用于各個行業(yè)，而中堿玻璃纖維以其耐酸性優(yōu)良、價格較低、原料易得的特點，日 益引起重視。由于中堿玻璃較無堿玻璃強度低且脆，必須通過玻璃纖維表面外涂的浸潤劑 來彌補其玻璃的自身缺點，提高強度，最主要的是提高玻璃纖維制品的機械性能，滿足玻璃 纖維制品的設(shè)計要求。一般性能要求如下（采用不飽和聚酯樹脂，玻璃纖維含量均為75%， 以2400tex為例）：
[0004] ?性能指標：
[0005]
[0006] 為此在采用C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，以滿足機械性能的指標要求。 (三）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種增強纏繞型中堿玻璃纖維直接紗的浸潤 劑，采用該浸潤劑生產(chǎn)的直接紗，不但與目標樹脂相容性好、浸透好，并且能使制品的機械 性能高，滿足標準的要求。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 本發(fā)明公開了一種增強纏繞型中堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，所述浸潤劑包含偶 聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑、表面活性劑、PH值調(diào)節(jié)劑和去離子水，所述浸潤劑的固體質(zhì)量（即烘 干后剩余部分的質(zhì)量）占浸潤劑總質(zhì)量的5~14%，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；所述成膜劑為有機硅氧烷改性的環(huán)氧乳液、水性聚酯乳液A與水性聚酯乳液B的 共混物，所述水性聚酯乳液A中的聚酯分子量為800~3000,所述水性聚酯乳液B中的聚酯 分子量為4000~10000 ;所述的表面活性劑為陽離子表面活性劑；所述的pH調(diào)節(jié)劑為酸； 所述浸潤劑中各組分含量以其用量占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比例表示如下，若組分以分散 體系形式加入，則其用量以其固體質(zhì)量計：
[0010]
[0011] 進一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑、表面活性劑、pH值調(diào)節(jié) 劑和去尚子水制成。
[0012] 進一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑中各組分含量如下所示：
[0013]
[0014] 更進一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑中各組分含量如下所示：
[0015]
[0016] 再更進一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑中各組分含量如下所示：
[0019] 本發(fā)明所述浸潤劑的pH值在2~10,優(yōu)選pH值在3~7。
[0020] 本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑一般采用帶環(huán)氧基、丙烯酰氧基、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，可保護纖維在拉絲過程中避免受損，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度以及玻璃鋼制品強度的關(guān)鍵，合適的偶聯(lián)劑選擇，可以使生產(chǎn) 出來的產(chǎn)品具有更好的機械性能。本發(fā)明優(yōu)選采用帶丙烯酰氧基的硅烷基偶聯(lián)劑，最優(yōu)選 使用甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明中硅烷偶聯(lián)劑的含量為4~18%， 優(yōu)選6~16%，更優(yōu)選7~14%，更進一步優(yōu)選9~12%。
[0021] 本發(fā)明使用的潤滑劑可采用水溶性的有機化合物，特別是PEG類潤滑劑，如 PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000等。潤滑劑的使用主要為滿足玻璃纖維在拉絲、后處理、 使用過程中的潤滑效果，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 璃鋼制品的機械性能，故本發(fā)明中所述潤滑劑的含量為4~18 %，優(yōu)選5~15 %，更優(yōu)選 6~12%，更進一步優(yōu)選7~9%。
[0022] 本發(fā)明使用的表面活性劑為陽離子表面活性劑，采用烷基吡啶鹽、季銨鹽、胺鹽中 的一種，優(yōu)選季銨鹽類陽離子表面活性劑。本發(fā)明優(yōu)選陽離子表面活性劑的含量為〇. 1~ 10%，優(yōu)選1~8%，更優(yōu)選2~6%，更進一步優(yōu)選3~5%。
[0023] 成膜劑作為浸潤劑的主要成分起到保護纖維的作用，滿足纖維的連續(xù)生產(chǎn)，并且 對玻璃纖維最終制品的機械強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。 本發(fā)明使用的成膜劑為有機硅氧烷改性環(huán)氧乳液、聚酯乳液A與聚酯乳液B的組合。本發(fā) 明采用不同類型的乳液搭配使用，除兼顧玻璃纖維紗的集束性、紗質(zhì)外，還要滿足纖維生產(chǎn) 的可行性，避免毛絲等情況產(chǎn)生，尤其是滿足1200tex以上大號數(shù)中堿直接紗的生產(chǎn)。同時 還要考慮與樹脂的相容性，從而提高玻璃鋼制品的機械強度。本發(fā)明所述成膜劑的含量總 和為60~80 %，優(yōu)選62~76 %，更優(yōu)選為65~73 %，更進一步優(yōu)選為68~72 %。
[0024] 本發(fā)明使用的有機硅氧烷改性環(huán)氧乳液是通過有機硅氧烷單體改性的可水溶的 改性環(huán)氧樹脂乳液，有機硅氧烷改性環(huán)氧樹脂的分子量為800~2500,優(yōu)選為1200~2000 的范圍，分散相平均粒徑0. 2~2. 0 y m。本發(fā)明特別優(yōu)選KH570和KH550雙重改性水性環(huán) 氧乳液，其制備方法可參考文獻[郭文錄，盧汗清，周宏春.有機硅氧烷雙重改性水性環(huán) 氧乳液的研究〔J〕.涂料工業(yè)，2011年09期]。所述有機硅氧烷改性環(huán)氧乳液的含量為 15~40%，優(yōu)選18~35%，更優(yōu)選22~32%，更進一步優(yōu)選25~30%。
[0025] 本發(fā)明使用的水性聚酯乳液A，其中聚酯分子量為800~3000,優(yōu)選為1500~ 2500的范圍，分散相平均粒徑0. 2~2. 0 ym。本發(fā)明中水性聚酯乳液A可根據(jù)現(xiàn)有文獻自 行制備或使用市售商品。所述水性聚酯乳液A的含量為15~40%，優(yōu)選10~38%，更優(yōu) 選20~35%，更進一步優(yōu)選25~32%。
[0026] 本發(fā)明使用的水性聚酯乳液B，其中聚酯分子量為4000~10000,優(yōu)選為5000~ 8000的范圍，分散相平均粒徑0. 2~2. 0 y m。本發(fā)明中水性聚酯乳液B可根據(jù)現(xiàn)有文獻自 行制備或使用市售商品。所述水性聚酯乳液B的含量為10~25%，優(yōu)選12~22%，更優(yōu) 選15~21%，更進一步優(yōu)選16~20%。
[0027] 本發(fā)明的pH調(diào)節(jié)劑采用酸，有機酸或無機酸均可，如可使用檸檬酸、醋酸、甲酸、 乙酸等。PH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)配制好浸潤劑的pH值，本發(fā)明 所述浸潤劑的pH值在2~10,優(yōu)