[发明专利]用于玻璃纤维的施胶组合物、施胶的玻璃纤维、和包含其的增强制品

说明书

相关的申请数据

本申请在此根据35U.S.C.§119(e)要求于2007年11月8日提交的美国临时专利申请序列号61/002,370的优先权，该申请的整体内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于玻璃纤维的施胶组合物、施胶的玻璃纤维和用施胶的玻璃纤维增强的制品。

发明背景

典型地在玻璃纤维成形之后将能够赋予所希望性能的施胶组合物施涂于玻璃纤维。本文中使用的术语“施胶组合物(sizingcomposition)”、“施胶(sizing)”、“粘合剂组合物(bindercomposition)”、“粘合剂(binder)”或“胶料(size)”是指在成形后施涂至纤维丝的涂料组合物。在一些实施方案中，在成形后立即将施胶组合物施涂于纤维丝。施胶组合物可以在随后的加工步骤过程中提供保护作用，所述加工步骤例如其中纤维经过接触点的那些，正如在将纤维和纤维束卷绕到成形卷装(forming package)上、干燥水基或溶剂基施胶组合物以除去水或溶剂、从一个卷装(package)加捻到筒管上、整经以将纱线置于通常用作织物中的经纱的非常大的卷装上、在湿或干燥条件下短切、粗纺成较大的束纤维或纤维束组合(groups of strands)、退绕以用作增强物和其它下游工艺中。

另外，当被置于在复合材料和其它制品的制造中增强聚合物基质的纤维上时，施胶组合物可以起到双重作用。在一些应用中，施胶组合物可以提供保护并且还可以提供纤维与基质聚合物或树脂之间的相容性。例如在一些应用中，已经将机织物和非机织物、垫、粗纱和短切纤维束(chopped strand)形式的玻璃纤维与树脂例如热固性树脂和热塑性树脂复合。

概述

本发明的实施方案涉及用于玻璃纤维的水性施胶组合物。此外，本发明的实施方案另外涉及包含至少部分用本发明的水性施胶组合物涂覆的至少一个玻璃纤维的玻璃纤维束。至少部分用本发明的水性施胶组合物涂覆的玻璃纤维束可用于各种树脂(包括热塑性树脂和/或热固性树脂)的包封、浸渍和增强应用。

本发明的实施方案提供了包含酸-胺组分的水性施胶组合物，该酸-胺组分包含与至少一种含磷的酸和/或含硫的酸的分子缔合的至少一种胺的分子。

在一些实施方案中，酸-胺组分的胺包括一种或多种通常用于玻璃纤维用的施胶组合物中的胺化学物种，其包括但不限于，氨基硅烷偶联剂和胺润滑剂。在一些实施方案中，酸-胺组分的胺包括咪唑啉类、烷基咪唑啉类、乙氧基化胺氧化物(ethoxylate amine oxide)、多聚氨基脂肪酸衍生物、或其混合物。

此外，在一些实施方案中，酸-胺组分的含磷的酸包括亚磷酸(phosphorous acid)、次磷酸(hypophosphorus acid)、膦酸、有机磷的含氧酸(organophosphorus acids)、磷酸或其混合物。另外，在一些实施方案中，含硫的酸包括磺酸、有机磺酸类、酸式亚硫酸盐(hydrogen sulfite)、亚硫酸、硫酸或其混合物。在一些实施方案中，含磷的酸或含硫的酸可以包括在Schell等的美国专利6,207,737中描述的稳定剂的酸形式，其通过引用并入本文。

根据本发明的一些实施方案，至少一种胺的分子通过静电相互作用、共价键、偶极相互作用、氢键或范德华相互作用或者其组合与至少一种含磷的酸和/或含硫的酸的分子缔合。在一些实施方案中，至少一种含磷的酸和/或含硫的酸的分子至少部分中和至少一种胺的分子。因此，在一些实施方案中，含磷的酸和/或含硫的酸可以帮助控制本发明的水性施胶组合物的pH。

在本发明的水性施胶组合物的一些实施方案中，酸-胺组分包含与至少一种含磷的酸和/或含硫的酸以及至少一种另外的酸的分子缔合的至少一种胺的分子。在一些实施方案中，该至少一种另外的酸被选择为中和未与所述含磷的酸或含硫的酸缔合的胺分子的胺官能团。在中和未与所述含磷的酸或含硫的酸缔合的胺官能团中，该至少一种另外的酸也可以帮助控制水性施胶组合物的pH。