[发明专利]一种增强纤维助剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学纤维助剂，具体为一种复合材料用增强纤维助剂及其制造方法，国际专利分类号拟为Int.Cl.C04B 30/00(2006.01)。

背景技术

化纤的主要品种是短纤维。短纤维多数为民用或低档产品，目前国内供大于求。国外工业用短纤维的比例已经超过民用纤维，例如，国外已将切断成1-20mm或其它长度的短纤维，加入混凝土或沥青中，制成混凝土或沥青纤维增强复合材料，从而大大提高了它们的性能。这种纤维增强复合材料中的短纤维一般称为增强纤维。但纤维增强复合材料因增强纤维自身的特征使其在复合材料中分布不均匀，很大程度上影响了增强纤维复合材料的性能和质量以及实际推广应用。增强纤维用于混凝土、沥青、特种纸张等方面的研发，在国内目前还是空白。

增强纤维本身的生产工艺与常规纤维大致相同。增强纤维作为复合材料的增强体在其生产工艺中需要加入一种可施加于纤维表面的专用助剂，以使其在下游的应用体系中具有良好的分散性，可在被增强体系(如沥青、混凝土体系)中形成均匀的乱向支撑，从而提高增强纤维复合材料的性能和质量；或者一定比例的增强纤维掺入到纸浆中，明显改善纸张的质地均匀性和增加纸张强度，大幅度提高纸张的应用性能。这种助剂即增强纤维助剂。

由上述可见，一种专用的或特殊的助剂是制造可满足下游广泛需要的增强纤维的关键技术。在申请人文献检索的范围内，适用于以上各类复合材料或用途的增强纤维助剂，目前尚未见报道。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计一种增强纤维助剂及其制造方法。该增强纤维助剂具有良好的纤维均匀分散性、润湿性、乳化性和生物降解性，且性能稳定，容易使用；该增强纤维制造方法工艺简单，对设备无特别要求，易于推广应用。

本发明解决所述助剂技术问题的技术方案是，设计一种增强纤维助剂，其重量百分比组成包括：

脂肪族聚氧乙烯丙烯醚      50—70％；

双子型表面活性剂          10—30％；

水                        余量，

所述脂肪族聚氧乙烯丙烯醚由下述方法制得：在高压反应釜中加入0.25—0.5摩尔C8—C16饱和脂肪酸或C8—C16的饱和脂肪醇为起始剂，抽真空，氮气置换4次，以占反应物总量1—5wt‰的氢氧化钾为催化剂，升温至120—130℃，将在负压下混合好摩尔数为10—50的聚氧乙烯和摩尔数为10—40的聚氧丙烯通入反应釜，反应压力控制在0.3—0.4Mpa下，进行环氧乙烷、环氧丙烷开环反应，直至反应压力不再变化；降温至70—99℃，放空，出料即得目标产物；

所述双子型表面活性剂为C₈—C₁₂的饱和直链或支链脂肪醇的缩水甘油醚与乙二醇反应生成的低聚二醇，再经磷酸化得到的双子型磷酸酯盐；具体方法为：在反应釜中加入0.25—1.0摩尔乙二醇、2.0Kg金属钾催化剂与0.1—0.4摩尔C₈—C₁₂的饱和直链或支链脂肪醇的缩水甘油醚，升温至70—80℃，反应8h，将反应所得到的混合液过滤，滤去固体，可制得中间体低聚二醇；对所得中间体进行减压蒸馏提纯，得到精制的低聚二醇；将精制的低聚二醇和五氧化二磷按照2.5：1的摩尔比加入反应釜进行磷酸化反应，搅拌均匀，升温至75—85℃，反应6—10h，得到粗制的固体磷酸酯；再将固体磷酸酯加热至熔化，边搅拌边依次加入蒸馏水和氢氧化钾固体颗粒，40—60℃下保温搅拌1—2h，出料即得目标产物。

本发明解决所述制造方法技术问题的技术方案为，设计一种增强纤维助剂的制造方法，该制造方法采用如下工艺：

(1)制备脂肪族聚氧乙烯丙烯醚：

在高压反应釜中加入0.25～0.5摩尔C₈～C₁₆饱和脂肪酸或C₈～C₁₆的饱和脂肪醇为起始剂，抽真空，氮气置换4次，以占反应物总量1～5wt‰的氢氧化钾为催化剂，升温至120～130℃，将在负压下混合好摩尔数为10～50的聚氧乙烯和摩尔数为10～40的聚氧丙烯通入反应釜，反应压力控制在0.3～0.4Mpa下，进行环氧乙烷、环氧丙烷开环反应，直至反应压力不再变化；降温至70～99℃，放空，出料即得目标产物；

(2)制备双子型表面活性剂：