一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂制造技术

一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水，所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～14％，余量为水；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用水溶性的PEG类润滑剂；所述成膜剂为有机硅氧烷改性的环氧乳液、水性聚酯乳液A与水性聚酯乳液B的共混物，所述水性聚酯乳液A中的聚酯分子量为800～3000，所述水性聚酯乳液B中的聚酯分子量为4000～10000；所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂；所述的pH调节剂为酸；所述浸润剂的pH值在2～10。采用该浸润剂生产的直接纱，不但与目标树脂相容性好、浸透好，并且能使制品的机械性能高，满足标准的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂(一)
本专利技术涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂技术，特别是一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂。(二)
技术介绍
纤维缠绕成型是一种快捷高效的方法。其工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得坚固、轻质的复合材料产品。纤维缠绕成型制品具备优良的耐腐蚀性能、高耐久性、轻质高强和安装维修方便等特点，纤维缠绕成型目前被广泛应用于石油输送、污水处理、海水淡化、航空航天、电力输送、气液存储、运动休闲等领域，典型制品有石油高压管道、CNG气瓶、反渗透膜壳、电抗器、绝缘套管、玻璃钢储罐、烟气脱硫装置、高尔夫球杆等等。用于纤维缠绕成型的纤维材料有多种可选择性，如无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、HDPE等等，这些材料的选择是根据最终制品的设计要求、应用领域来确定。目前国内外纤维缠绕玻璃钢制品，一般都采用无碱玻璃纤维，尤其是管道和贮罐日益广泛地应用于各个行业，而中碱玻璃纤维以其耐酸性优良、价格较低、原料易得的特点，日益引起重视。由于中碱玻璃较无碱玻璃强度低且脆，必须通过玻璃纤维表面外涂的浸润剂来弥补其玻璃的自身缺点，提高强度，最主要的是提高玻璃纤维制品的机械性能，满足玻璃纤维制品的设计要求。一般性能要求如下(采用不饱和聚酯树脂，玻璃纤维含量均为75％，以2400tex为例)：●性能指标：测试项目拉伸强度剪切强度参照标准ASTMD2343ASTMD2344拉伸强度≥2000MPa≥60MPa为此在采用C玻璃成分不变的前提下，需通过研制一种新型的浸润剂：要能和目标树脂具备优良的相容性，提高界面结合的效果，以满足机械性能的指标要求。(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增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，采用该浸润剂生产的直接纱，不但与目标树脂相容性好、浸透好，并且能使制品的机械性能高，满足标准的要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术公开了一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水，所述浸润剂的固体质量(即烘干后剩余部分的质量)占浸润剂总质量的5～14％，余量为水(包括原料自身带的水加上配制浸润剂加入的去离子水)；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用水溶性的PEG类润滑剂；所述成膜剂为有机硅氧烷改性的环氧乳液、水性聚酯乳液A与水性聚酯乳液B的共混物，所述水性聚酯乳液A中的聚酯分子量为800～3000，所述水性聚酯乳液B中的聚酯分子量为4000～10000；所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂；所述的pH调节剂为酸；所述浸润剂中各组分含量以其用量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下，若组分以分散体系形式加入，则其用量以其固体质量计：进一步，本专利技术优选所述浸润剂由偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水制成。进一步，本专利技术优选所述浸润剂中各组分含量如下所示：更进一步，本专利技术优选所述浸润剂中各组分含量如下所示：再更进一步，本专利技术优选所述浸润剂中各组分含量如下所示：本专利技术所述浸润剂的pH值在2～10，优选pH值在3～7。本专利技术所述的偶联剂一般采用带环氧基、丙烯酰氧基、乙烯基或氨基的硅烷基偶联剂，本专利技术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等。偶联剂的使用，可保护纤维在拉丝过程中避免受损，并起到玻璃纤维和基体树脂间的“桥接”作用，因此是影响玻璃纤维强度以及玻璃钢制品强度的关键，合适的偶联剂选择，可以使生产出来的产品具有更好的机械性能。本专利技术优选采用带丙烯酰氧基的硅烷基偶联剂，最优选使用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂。本专利技术中硅烷偶联剂的含量为4～18％，优选6～16％，更优选7～14％，更进一步优选9～12％。本专利技术使用的润滑剂可采用水溶性的有机化合物，特别是PEG类润滑剂，如PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000等。润滑剂的使用主要为满足玻璃纤维在拉丝、后处理、使用过程中的润滑效果，但过多的润滑剂会影响玻璃纤维纱的集束性，并且会影响最终玻璃钢制品的机械性能，故本专利技术中所述润滑剂的含量为4～18％，优选5～15％，更优选6～12％，更进一步优选7～9％。本专利技术使用的表面活性剂为阳离子表面活性剂，采用烷基吡啶盐、季铵盐、胺盐中的一种，优选季铵盐类阳离子表面活性剂。本专利技术优选阳离子表面活性剂的含量为0.1～10％，优选1～8％，更优选2～6％，更进一步优选3～5％。成膜剂作为浸润剂的主要成分起到保护纤维的作用，满足纤维的连续生产，并且对玻璃纤维最终制品的机械强度起着决定性的影响，因此，成膜剂的选择是本专利技术的重点。本专利技术使用的成膜剂为有机硅氧烷改性环氧乳液、聚酯乳液A与聚酯乳液B的组合。本专利技术采用不同类型的乳液搭配使用，除兼顾玻璃纤维纱的集束性、纱质外，还要满足纤维生产的可行性，避免毛丝等情况产生，尤其是满足1200tex以上大号数中碱直接纱的生产。同时还要考虑与树脂的相容性，从而提高玻璃钢制品的机械强度。本专利技术所述成膜剂的含量总和为60～80％，优选62～76％，更优选为65～73％，更进一步优选为68～72％。本专利技术使用的有机硅氧烷改性环氧乳液是通过有机硅氧烷单体改性的可水溶的改性环氧树脂乳液，有机硅氧烷改性环氧树脂的分子量为800～2500，优选为1200～2000的范围，分散相平均粒径0.2～2.0μm。本专利技术特别优选KH570和KH550双重改性水性环氧乳液，其制备方法可参考文献[郭文录,卢汗清,周宏春.有机硅氧烷双重改性水性环氧乳液的研究〔J〕.涂料工业,2011年09期]。所述有机硅氧烷改性环氧乳液的含量为15～40％，优选18～35％，更优选22～32％，更进一步优选25～30％。本专利技术使用的水性聚酯乳液A，其中聚酯分子量为800～3000，优选为1500～2500的范围，分散相平均粒径0.2～2.0μm。本专利技术中水性聚酯乳液A可根据现有文献自行制备或使用市售商品。所述水性聚酯乳液A的含量为15～40％，优选10～38％，更优选20～35％，更进一步优选25～32％。本专利技术使用的水性聚酯乳液B，其中聚酯分子量为4000～10000，优选为5000～8000的范围，分散相平均粒径0.2～2.0μm。本专利技术中水性聚酯乳液B可根据现有文献自行制备或使用市售商品。所述水性聚酯乳液B的含量为10～25％，优选12～22％，更优选15～21％，更进一步优选16～20％。本专利技术的pH调节剂采用酸，有机酸或无机酸均可，如可使用柠檬酸、醋酸、甲酸、乙酸等。pH调节剂的作用主要是用来辅助偶联剂分散和调节配制好浸润剂的pH值，本专利技术所述浸润剂的pH值在2～10，优选pH值在3～7。本专利技术一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂的配制方法包括以下步骤：在一个干净的容器中加入总量的40％～50％的去离子水，然后再加入浸润剂成分中的pH调节剂，充分搅拌3～5分钟后，再缓慢加入浸润剂成分中的硅烷偶联剂，持续搅拌40～50分钟；浸润剂成分中的润滑剂、表面活性剂在5倍于其量的温去离子水(40～50℃)中充分搅拌稀释后加入容器；浸润剂成分中成膜剂采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水，所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～14％，余量为水；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用水溶性的PEG类润滑剂；所述成膜剂为有机硅氧烷改性的环氧乳液、水性聚酯乳液A与水性聚酯乳液B的共混物，所述水性聚酯乳液A中的聚酯分子量为800～3000，所述水性聚酯乳液B中的聚酯分子量为4000～10000；所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂；所述的pH调节剂为酸；所述浸润剂的pH值在2～10；所述浸润剂中各组分含量以其用量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下，若组分以分散体系形式加入，则其用量以其固体质量计：

【技术特征摘要】
1.一种增强缠绕型中碱玻璃纤维直接纱的浸润剂，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水，所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的5～14％，余量为水；所述偶联剂采用硅烷偶联剂；所述润滑剂采用水溶性的PEG类润滑剂；所述成膜剂为有机硅氧烷改性的环氧乳液、水性聚酯乳液A与水性聚酯乳液B的共混物，所述有机硅氧烷改性环氧乳液中，有机硅氧烷改性环氧树脂的分子量为800～2500，所述水性聚酯乳液A中的聚酯分子量为1500～2500，所述水性聚酯乳液B中的聚酯分子量为4000～10000；所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂；所述的pH调节剂为酸；所述浸润剂的pH值在2～10；所述浸润剂中各组分含量以其用量占浸润剂固体质量的百分比例表示如下，若组分以分散体系形式加入，则其用量以其固体质量计：2.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂中各组分含量如下所示：3.如权利要求2所述的浸润剂，其特征在于：所述浸润剂中各组分含量如下所示：4.如权利要求1～3之一所述的浸润剂，其特征在于：所述浸润...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志坚，张燕，宋长久，周贤旺，李明，范亮，高厚喜，
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