一种浸润剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种浸润剂及其制备方法，该浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水；其中，浸润剂的固体质量占所述浸润剂总质量的4～15％，余量为水；浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：偶联剂5～22％；润滑剂2～10％；成膜剂50～85％；表面活性剂0.5～10％；pH值调节剂4～10％。采用该浸润剂生产的直接纱，不但与目标树脂即聚氨酯相容性好、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】

本专利技术涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂技术，特别涉及一种浸润剂及其制备方法和用途。
技术介绍
近年来，由于聚氨酯树脂具有韧性好、固化快、无苯乙烯烟雾等优点使其在复合材料中脱颖而出。随着人们对聚氨酯成型技术的掌握和在控制其反应性以延长其适用期方面的进步，聚氨酯已进入到长期由不饱和聚酯和乙烯基酯树脂主宰的复合材料领域。在过去20年中，聚氨酯复合材料主要是用结构反应注射法(SRIM)成型的汽车内饰件和外部件，如皮卡车箱、车底板、行李架、内门板等(聚氨酯经过发泡)。然而在近几年中，聚氨酯复合材料发展了缠绕、拉挤、真空灌注和长纤维喷射等技术，主要用不发泡的聚氨酯复合材料来制造窗框、浴缸、电灯杆和卡车、越野车的大型部件等。玻璃纤维增强聚氨酯复合材料，以无碱玻璃纤维纱为增强相，聚氨酯树脂为基体树脂，通过缠绕、拉挤、真空灌注和长纤维喷射等工艺成型。与环氧树脂等传统热固性复合材料相比，聚氨酯复合材料具有优异的拉伸特性、抗冲击性和耐腐蚀性，其优异的韧性经加工和冲切的边缘显现极少甚至没有微裂纹，有利于后道加工如钻孔、机械加工和装配等作业。相比玻璃纤维增强环氧树脂等其他热固性复合材料，由于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的应用目前尚属于起步阶段，因此市面上专门用于增强聚氨酯的玻璃纤维规格品种较少，而一款专用于增强聚氨酯树脂缠绕用的玻璃纤维直接纱产品，在生产中所采用的浸润剂配方决定了最终产品的应用领域和性能，而浸润剂配方中各组分原料的选择是根据最终制品的设计要求、应用领域来确定。对于应用于增强聚氨酯缠绕复合材料，要求玻璃纤维与聚氨酯树脂相容性好，能够在聚氨酯树脂中快速并完全的浸透，并且毛羽要少，以确保使用的顺畅性，同时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(采用聚氨酯树脂，玻纤含量为70％，以2400tex为例)：性能指标：测试项目拉伸强度参照标准GB/T 3354-1999拉伸强度≥1250MPa因此为满足增强聚氨酯复合材料的性能要求，需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。
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浸润剂，采用该浸润剂生产的直接纱，不但与目标树脂即聚氨酯相容性好、浸透好，并且能使制品的机械性能高，满足标准的要求。本专利技术提供一种浸润剂，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；其中，所述浸润剂的固体质量占所述浸润剂总质量的4～15％，余量为水；所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：其中，所述水包括所述偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂自身带的水加上配制所述浸润剂加入的去离子水。其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：其中，其特征在于，所述偶联剂由偶联剂A和偶联剂B组成；所述偶联剂A为带环氧基、丙烯酰氧基、乙烯基类的硅烷基偶联剂中的一种，所述偶联剂B为带氨基类的硅烷基偶联剂；其中，所述偶联剂A和所述偶联剂B的比例关系为0.5：1～15：1。其中，所述成膜剂为环氧乳液、环氧改性水性聚氨酯乳液的共混物；所述环氧乳液与所述环氧改性水性聚氨酯乳液的比例关系为1：1～3.5：1。其中，所述浸润剂的pH值范围为3～7，优选的，所述pH值范围为4～6。其中，所述润滑剂为水溶性PEG类润滑剂或季铵盐类润滑剂；所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚类、微晶蜡乳液、化学改性矿物油乳液中的一种；所述pH值调节剂为酸，所述酸为有机酸或无机酸。本专利技术还提供一种浸润剂的制备方法，包括下述步骤：包括下述步骤：1S：在容器中加入浸润剂总量的40％～50％的去离子水，然后再加入pH值调节剂，搅拌3～5分钟后，缓慢加入偶联剂A，搅拌30～40分钟后，缓慢加入偶联剂B，继续搅拌30～40分钟，直至偶联剂分散均匀；2S：将润滑剂、表面活性剂在5～10倍于其量的40～50℃的去离子水，搅拌稀释后加入容器；3S：将成膜剂采用其量的2～4倍的去离子水进行稀释后加入容器；4S：加入pH值调节剂进行搅拌，调节pH值范围。本专利技术还提供上述浸润剂在无碱玻璃纤维直接纱增强聚氨酯树脂缠绕上的用途。本专利技术的浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂和去离子水。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，是影响玻璃纤维强度以及玻璃钢制品强度的关键。因此，偶联剂的选择是本专利技术的重点之一，本专利技术使用的偶联剂为偶联剂A和偶联剂B的共混物。偶联剂A为带环氧基、丙烯酰氧基或乙烯基硅烷基偶联剂中的一种，偶联剂B为带氨基的硅烷基偶联剂。本专利技术采用不同类型的偶联剂搭配使用，可以使生产出来的增强聚氨酯树脂用无碱玻璃纤维直接纱产品具有更好的机械性能。本专利技术中偶联剂的含量5～22％，优选8～19％，更进一步优选的10～18％。其中，偶联剂A和偶联剂B的比例关系为0.5：1～15：1。其中，本专利技术适用的偶联剂A可选用的产品牌号有A-172，A-174，A-187等；适用的偶联剂B可选用的产品牌号有A-1100等。本专利技术使用的润滑剂可采用水溶性PEG类润滑剂或季铵盐类润滑剂，如PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000、季铵盐1831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，故本专利技术中润滑剂的含量为2～10％，优选4～8％，更进一步优选5～7.5％。本专利技术使用的表面活性剂为非离子表面活性剂，采用聚氧乙烯醚类、微晶蜡乳液、化学改性矿物油乳液中的一种。表面活性剂在浸润剂中的作用主要是维持浸润剂的稳定性，防止浸润剂中的树脂、硅油等疏水性组分与水分离产生沉淀分层。本专利技术非离子表面活性剂的含量为0.5～10％，优选2～8％，更进一步优选3～8％。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另一个重点。本专利技术使用的成膜剂为环氧乳液、环氧改性水性聚氨酯乳液的组合。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，避免毛羽、毛丝等情况产生，尤其是满足4800tex以上大号数直接纱的生产。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。因此，成膜剂作为浸润剂中最主要的组分，占比最高。本专利技术所述成膜剂的含量总和为50～85％，优选为57～81％，更进一步优选为60～77％。本专利技术使用的环氧乳液是水溶性环氧树脂乳液、双酚A型环氧树脂乳液或双酚F型环氧树脂乳液，分子量为200～2000，优选为500～1500的范围，分散相平均粒径0.2～2.0μm。本专利技术中环氧乳液可根据现有文献自行制备或使用市售商品。本专利技术使用的环氧改性水性聚氨酯乳液，分子量为20000～50000，优选为25000～40000的范围，分散相平均粒径0.2～2.0μm，本专利技术中环氧改性水性聚氨酯乳液可根据现有文献自行制备或使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸润剂，其特征在于，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；其中，所述浸润剂的固体质量占所述浸润剂总质量的4～15％，余量为水；所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：

【技术特征摘要】
1.一种浸润剂，其特征在于，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；其中，所述浸润剂的固体质量占所述浸润剂总质量的4～15％，余量为水；所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：2.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，所述水包括所述偶联剂、润滑剂、成膜剂、表面活性剂、pH值调节剂自身带的水加上配制所述浸润剂加入的去离子水。3.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的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：4.如权利要求3所述的浸润剂，其特征在于，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体质量的百分比表示如下：5.如权利要求1-4中任一项所述的浸润剂，其特征在于，所述偶联剂由偶联剂A和偶联剂B组成；所述偶联剂A为带环氧基、丙烯酰氧基、乙烯基类的硅烷基偶联剂中的一种，所述偶联剂B为带氨基类的硅烷基偶联剂；其中，所述偶联剂A和所述偶联剂B的比例关系为0.5：1～15：1。6.如权利要求1-4中任一项所述的浸润剂，其特征在于，所述成膜剂为环氧乳液、环氧改性水性聚氨酯乳液的共混物；所述环氧乳液与所述环氧改性水性聚氨酯乳液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志坚，张燕，宋长久，钟洪强，周贤旺，鲁亚辉，钱国伟，
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