[发明专利]纤维施胶剂、施胶的增强材料和用施胶的增强材料增强的制品

说明书

技术领域

本发明涉及涂布玻璃或其他增强纤维材料用的纤维施胶剂组合物，这些纤维材料本身将用于制造显示出改进的性能，例如改进的强度和增加的抗化学降解性，其中包括抗水解和洗涤剂降解性改进的复合材料。可使用本发明的纤维施胶剂组合物，在不要求使用光学增亮剂和没有使用常规的抗氧化剂和还原剂的情况下，生产具有更加中性或天然着色，和/或降低或消除与常规纤维施胶剂组合物有关的变色的复合材料。

也可使用本发明的纤维施胶剂组合物涂布增强纤维以供在复合材料中使用，所述复合材料目前或随后可掺入一种或更多种颜料或染料，以获得所需的颜色。关于这一点，本发明的施胶剂组合物倾向于在着色过程中允许更好地颜色匹配且可降低或消除对补色添加剂的需求。

认为本发明的纤维施胶剂组合物具有特定的功效用于涂布玻璃纤维，例如在制造玻璃增强的复合材料中使用的玻璃纤维，其中包括例如低硼和/或低氟或基本上不含硼和/或基本上不含氟的玻璃。纤维施胶剂组合物尤其用于改进用本发明的一种或更多种例举的施胶剂组合物涂布的纤维增强的复合材料的强度和/或耐磨性。本发明的纤维施胶剂组合物还典型地包括改进与例如氧化、水解和/或洗涤剂暴露有关或由其导致的变色的一种或更多种化合物。

本发明涉及纤维施胶剂组合物，它可配制为含水乳液，所述含水乳液可包括施胶剂组合物可由其制备的脂肪酸、接枝聚烯烃，一种或更多种含磷和/或含硫的化合物的共混物，偶联剂(例如可商购的氨基硅烷偶联剂A-1100)，和硼、氟或硼-氟化合物(例如NaBF₄)。

背景技术

增强的复合材料工业使用连续或短切纤维、绳股和粗纱形式的增强纤维，例如玻璃、矿物或聚合物纤维以供增强适合于在宽泛范围的应用中使用的宽泛范围的聚合物组合物。由这种增强聚合物形成的增强产品本身可用于制造宽泛范围的复合产品，所述复合产品相对于采用类似但未增强的聚合物和/或产品可实现的回弹性和强度相比，倾向于显示出改进的回弹性和强度。也可按照足以掺入一种或更多种装饰和/或功能元件到诸如图案、表面压花、增强结构和着色之类产品内的方式，从而制造或加工这种复合产品。

玻璃增强的聚烯烃复合材料广泛地用于各种工业上，其中包括例如机动车、建筑、电子、玩具、运动设备、用具和家用器具。可通过所得组合物所需的性能来引导使用特定的纤维和/或聚合物制造增强聚烯烃，以显示出包括例如机械、物理、化学和美学性能在内的性能的特定组合。

施胶组合物有助于决定增强的复合部件的最终性能。例如，在制造复合部件过程中，且没有倾向束缚于任何特定理论或机理的情况下，认为纤维施胶剂组合物在增强纤维和聚合物基体之间形成界面(interphase)。当负载施加在复合部件上时，力从基体转移到纤维上。通常通过使用施加到纤维上的合适的纤维施胶剂组合物来实现这一负载的充分转移和纤维-界面-聚合物基体间的良好粘合程度。

因此，仍需要可形成界面的纤维施胶剂组合物，所述界面结实、抗热降解、抗化学降解，在纤维和纤维施胶剂组合物之间提供良好的粘合性，且在纤维施胶剂组合物和聚合物基体之间提供良好的粘合性。此外，纤维施胶剂组合物必须与增强纤维(所述增强纤维可以是无机的)和聚合物基体(所述聚合物基体可以是有机的)相容。

在日本Kokai 10[1998]291841(“JP 841”)和10[1998]324544(“JP544”)中报道了包括钠、钾和钙的四硼酸盐和硼氢化钠的无机化合物。这些日本专利申请通常涉及改进环氧和聚氨酯施胶剂组合物的性能，但注意到环氧树脂倾向于对增强纤维显示出差的粘合性，而聚氨酯尽管对增强纤维具有良好的粘合性，但倾向于对基体树脂粘合性很差。然而，这些专利未教导本领域的技术人员如何改进最终复合材料抗变色。此外，这些专利没有教导或建议在施胶组合物中使用硼-氟化合物或其他含硼化合物。

为了实现具有改进的颜色和色彩稳定性，纤维施胶剂组合物优选包括热稳定的成分和/或附加的添加剂，所述附加的添加剂倾向于抑制对氧化和变色更加敏感的那些组分氧化。此处所使用的术语“施胶剂”和“施胶”是指施加到纤维上的组合物或者在纤维上提供的这一组合物的涂层，用以通过例如改进在随后加工过程中的抗磨蚀性和/或促进纤维与它们可作为增强加入其中的聚合物材料之间的粘合性，改性在全部长度上纤维的表面特征和纤维的性能。