连续纤维增强聚烯烃用无碱直接纱浸润剂制造技术

本发明专利技术公开了一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，所述浸润剂由硅烷偶联剂、成膜剂A、成膜剂B、润滑剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水制成，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～10％；所述润滑剂采用两种以上C8-C40的脂肪酸的共混物；所述成膜剂A采用高分子量聚丙烯蜡乳液A；所述成膜剂B采用低分子量聚丙烯蜡乳液B；所述浸润剂中下列各组分用量以其固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：偶联剂5～13％，润滑剂5～20％，成膜剂A20～70％，成膜剂B20～70％，成膜剂A+成膜剂B55～85％，消泡剂0.005～0.1％，抗氧剂0.005～0.1％。

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强聚烯烃用无碱直接纱浸润剂(一)
本专利技术涉及一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱的浸润剂。(二)
技术介绍
玻璃纤维增强热塑性复合材料(FRTP)被广泛应用于汽车、电子、电器、建筑工程、航空、航天、船舶制造、军事，以及运动和休闲领域。随着运用领域的不断扩张，对热塑性复合材料的要求也越来越高，包括力学强度、疲劳性能等，所以一直以来，研究全新的生产加工工艺和加工过程、提高增强材料与基体树脂界面结合等非常重要。为了使FRTP制品性能进一步提升，实现“以塑代钢”的目的，玻璃制造商和工程塑料企业积极合作发展连续纤维增强热塑基材。众所周知，复合材料中的玻璃纤维保留长度对FRTP制品的机械性能影响较大，一般短纤维增强热塑性复合材料(SFT)的玻璃纤维保留长度小于1mm，长纤维增强热塑性复合材料(LFT)的玻璃纤维保留长度在1～25mm之间，玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)的玻璃纤维保留长度在10～50mm之间,而连续纤维增强热塑性复合材料(CFRT)的玻璃纤维保留长度可达制品尺寸长度。所以研究全新的加工工艺，尽可能增加复合材料中的纤维保留长度是一种趋势，而连续纤维增强热塑性复合材料(CFRT)则达到了极致。CFRT是ContinueFibreReinforcedThermoplastic的简称，中文译为连续纤维增强热塑性塑料。在过去半个世纪中，航空航天和其他高
应用的先进结构材料一直被高性能热固性复合材料所占据。直到20世纪70年代初，连续纤维增强热塑性复合材料作为一种新的先进材料开始在上述领域得以运用。而连续纤维增强热塑性材料的发展是未来热塑性增强材料发展的必然趋势，较连续纤维增强热固性塑料具有以下几方面突出的优点：(1)预浸料可长期保存；(2)综合性能优良，特别是在高温、高湿度下仍能保持良好的力学性能；(3)成型适应性广、生产效率高；(4)制品可重复加工、再生利用以及一定的可修补性。近年来，连续纤维增强热塑性塑料(CFRT)越来越受到世界各国重视，研究和应用均十分活跃。其应用领域主要集中在航天、航空、汽车、建材、化工、电子/电器等领域；近10年来，每年均以25％的速度增长，发展速度比热固性复合材料高数倍。我国从20世纪80年代中后期开始着手对CFRT工艺进行研究。随着我国汽车、电子/电器工业的快速发展，对CFRT尤其是通用型CFRT的需求会越来越大，如连续纤维增强PP热塑性塑料等。由于CFRT工艺对纱线要求极为苛刻，要求玻璃纤维粗纱在和聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)树脂结合前必须具有良好的分散性，且要求毛羽少，出纱张力低，以及在结合过程中与PP或PE树脂具有很好的相容性和优异的最终制品机械性能，同时直接纱端面颜色不能发黄。为此在采用E玻璃成分不变的前提下，需通过研制一种新型的浸润剂：既要满足CFRT工艺分散性和优异的毛羽性能，又要能和PP或PE树脂具备优良的相容性，提高界面结合的效果，以达到机械性能标准的要求。(三)
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，确保玻璃纤维直接纱在和聚烯烃树脂结合前具有良好的纱线分散性，且毛羽少，出纱张力低，以及在结合过程中与聚烯烃树脂具有很好的界面相容性和优异的最终制品机械性能，同时直接纱端面颜色不会发黄。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，所述浸润剂由偶联剂、成膜剂A、成膜剂B、润滑剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水制成，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～10％；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用两种以上C8-C40的脂肪酸的共混物；所述成膜剂A采用高分子量聚丙烯蜡乳液A，其中聚丙烯蜡的数均分子量在30000～80000；所述成膜剂B采用低分子量聚丙烯蜡乳液B，其中聚丙烯蜡的数均分子量在5000以上且低于30000；所述消泡剂采用水溶性的有机硅氧烷或者聚醚类消泡剂；所述抗氧剂采用芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、辅助抗氧剂中的一种或几种的组合；所述浸润剂中下列各组分用量以其固体质量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下：所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、消泡剂、抗氧剂的上述用量之和为100％。本专利技术所述的偶联剂一般采用硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机材料(玻璃纤维)化学结合的反应基团及与有机质材料(基体树脂)化学结合的反应基团。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在玻璃纤维与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能。除此之外，偶联剂也可以在拉丝过程保护纤维。因此，合适的偶联剂选择和用量能确保FRP产品具有更好的机械性能。本专利技术中适用的硅烷偶联剂可选用的产品牌号有A-172，A-174，A-1100，A-187，A-1200等。在浸润剂中，硅烷偶联剂的使用量一般占浸润剂固体质量的3～20％，为保证有足够的含量，起到保护纤维和偶联作用，本专利技术优选硅烷偶联剂的用量为浸润剂固体质量的5～13％，更优选9～10％。一般玻璃纤维浸润剂中使用的润滑剂都采用水溶性的有机化合物，比如PEG类润滑剂等，但是水溶性的润滑剂会在玻璃纤维烘干过程中出现严重的迁移现象，导致纱团的端面发黄。为了解决这一问题，本专利技术采用了与聚丙烯乳液相容性较好的脂肪酸共混物乳液为润滑剂，这一润滑剂不仅在烘干过程中迁移少，而且兼具较好的干湿润滑性能。该润滑剂是由两种以上C8-C40的的脂肪酸共混物组成。润滑剂的用量以满足玻璃纤维在拉丝、后处理、使用过程的润滑效果为标准，设计的原则是够用即可，一般采用的使用量为浸润剂固体质量的3～20％，太多的润滑剂不仅会影响原丝间的粘结效果，而且会影响最终复合材料的机械性能，本专利技术优选所述润滑剂的用量为浸润剂固体质量的5～20％，更优选10-12％。本专利技术的成膜剂A、成膜剂B作为浸润剂的主要成分起到保护纤维的作用，并且对最终制品的机械强度起着决定性的影响。通常玻璃纤维可选用的成膜剂有环氧类乳液、聚酯类乳液、聚丙烯乳液等。为了提高与聚烯烃(PP\PE)的相容性，达到机械强度高的要求，本专利技术采用两种不同分子量的聚丙烯腊乳液作为成膜剂，所述的成膜剂A和B都优选马来酸酐接枝的碱中和的聚丙烯蜡乳液，乳液颗粒粒径在0.1～4.0微米，熔点Tm在140～160℃之间。本专利技术所述的PP蜡乳液可使用市售商品。本专利技术中成膜剂总用量以固体质量计为浸润剂固体质量的55～85％，优选75～85％。本专利技术采用两种不同分子量的PP蜡乳液进行复配使用，主要是考虑到玻璃纤维纱的集束性和分散性的平衡和纱线润滑性：一般使用分子量大的PP蜡乳液，对应的玻璃纤维纱质硬，集束性好；而使用分子量小的PP蜡乳液，对应的玻璃纤维纱质软，分散性好、纱线更爽滑。两者搭配使用，可以达到纱线集束性和分散性的最佳平衡点，特别适合于CFRT工艺。本专利技术优选PP蜡乳液A与PP蜡乳液B的固体质量之比为0.3～1.7:1，更优选0.6～0.8:1。浸润剂中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，所述浸润剂由偶联剂、成膜剂A、成膜剂B、润滑剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水制成，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～10％；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用两种以上C8‑C40的脂肪酸的共混物；所述成膜剂A采用高分子量聚丙烯蜡乳液A，其中聚丙烯蜡的数均分子量在30000～80000；所述成膜剂B采用低分子量聚丙烯蜡乳液B，其中聚丙烯蜡的数均分子量在5000以上且低于30000；所述消泡剂采用水溶性的有机硅氧烷或者聚醚类消泡剂；所述抗氧剂采用芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、辅助抗氧剂中的一种或几种的组合；所述浸润剂中下列各组分用量以其固体质量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下：所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、消泡剂、抗氧剂的上述用量之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，所述浸润剂由偶联剂、成膜剂A、成膜剂B、润滑剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水制成，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～10％；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用两种以上C8-C40的脂肪酸的共混物；所述成膜剂A采用高分子量聚丙烯蜡乳液A，其中聚丙烯蜡的数均分子量在30000～80000；所述成膜剂B采用低分子量聚丙烯蜡乳液B，其中聚丙烯蜡的数均分子量在5000以上且低于30000；聚丙烯蜡乳液A与聚丙烯蜡乳液B的用量比以各自的固体质量之比表示为0.6～0.8：1；所述消泡剂采用水溶性的有机硅氧烷或者聚醚类消泡剂；所述抗氧剂采用芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、辅助抗氧剂中的一种或几种的组合；所述浸润剂中下列各组分用量以其固体质量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下：所述偶联剂、润滑剂、成膜剂A、成膜剂B、消泡剂、抗氧剂的上述用量之和为100％。2.如权利要求1所述的连续纤维增强聚烯烃用无碱玻璃纤维直接纱浸润剂，其特征在于所述的硅烷偶联剂选自下列之一：A-172，A-174，A-1100，A-187，A-1200。3.如权利要求1所述的连续纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：范文春，张燕，费其锋，姚尧平，严忠平，宋长久，
申请(专利权)人：巨石集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33