[发明专利]玻璃纤维股及包含其的增强产品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月30日提交的序列号为13/075,640的美国专利申请的优先权，而该美国专利申请是2008年11月10日提交的序列号为12/267,963的在先美国专利申请的部分继续申请，该序列号为12/267,963的在先美国专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求2007年11月8日提交的序列号为61/002,370的美国临时专利申请的优选权，这些申请中的每一个的全部内容均通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维用上浆组合物、上浆的玻璃纤维、玻璃纤维股（strands），以及用上浆的玻璃纤维增强的制品。

背景技术

可用来赋予所希望性能的上浆组合物典型地在玻璃纤维成形之后被施涂到玻璃纤维上。在本文中所用的术语“上浆组合物（sizing composition）”、“浆料（sizing）”、“粘结剂组合物”、“粘结剂”或者“上浆料（size）”是指在成形后施涂于长丝上的涂料组合物。在一些实施方案中，在成形后立即将上浆组合物施涂于纤维长丝。上浆组合物可以在贯穿随后的加工步骤中提供保护，所述加工步骤例如是其中纤维经过接触点的那些，正如在将纤维和纤维股卷绕到成形卷装（forming package）上、干燥水基或溶剂基上浆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、粗纺成较大的束或股组合（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产品的制造中增强聚合物基质的纤维上时，上浆组合物可以起到双重作用。在一些应用中，上浆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，已经将织造和非织造织物、垫、粗纱和短切股（chopped strand）形式的玻璃纤维与树脂如热固性树脂和热塑性树脂配混。

发明内容

概述

本发明的实施方案涉及用于玻璃纤维的水性上浆组合物。而且，本发明的实施方案还涉及包含至少部分地涂覆有本发明水性上浆组合物的至少一个玻璃纤维的玻璃纤维股。至少部分地涂覆有本发明水性上浆组合物的玻璃纤维股可被用在用于包括热塑性和/或热固性树脂在内的各种树脂的包封、浸渍和增强应用中。

本发明的实施方案提供了包含酸-胺组分的水性上浆组合物，该酸-胺组分包含与至少一种含磷酸和/或含硫酸的分子缔合的至少一种胺的分子。在一些实施方案中，至少一种胺的分子与该至少一种含磷酸或含硫酸的分子通过路易斯酸-碱相互作用而缔合。

在一些实施方案中，酸-胺组分中的胺包含一种或多种通常用在玻璃纤维用上浆组合物中的胺化学物种，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-胺组分中的胺包括脒唑啉类、烷基脒唑啉类、乙氧基化胺氧化物、多聚氨基脂肪酸衍生物，或者其混合物。

此外，在一些实施方案中，酸-胺组分中的含磷酸包括亚磷酸（phosphorous acid）、次磷酸（hypophosphorus acid）、膦酸、有机含磷酸（organophosphorus acids）、磷酸或者其混合物。另外，在一些实施方案中，含硫酸包括磺酸、有机磺酸类、酸式亚硫酸盐（hydrogen sulfite）、亚硫酸、硫酸或者其混合物。在一些实施方案中，含磷酸或含硫酸可包括Schell等的美国专利6,207,737中所述的稳定剂的酸形式，该专利通过引用而被并入本文。

根据本发明的一些实施方案，至少一种胺的分子与至少一种含磷酸和/或含硫酸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而缔合。在一些实施方案中，至少一种含磷酸和/或含硫酸的分子至少部分地中和至少一种胺的分子。因此，在一些实施方案中，含磷酸和/或含硫酸可帮助控制本发明水性上浆组合物的pH值。

在本发明的水性上浆组合物的一些实施方案中，酸-胺组分包含与至少一种含磷酸和/或含硫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酸或含硫酸缔合的胺分子的胺官能团。在中和未与所述含磷酸或含硫酸缔合的胺官能团时，该至少一种另外的酸也可以帮助控制水性上浆组合物的pH值。