[发明专利]上浆组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于玻璃纤维丝束的上浆组合物，通过用所述上浆组合物涂布玻璃纤维获得的玻璃纤维丝束，和含所述玻璃纤维丝束的复合材料。

背景技术

常规地通过机械拉伸在重力作用下从用熔融玻璃填充的口模套(bushings)的多孔隙中流动的熔融的玻璃物流，形成长丝，将它们收集在一起成基础丝束，然后收集，从而制备增强的玻璃纤维丝束。在拉伸玻璃长丝的过程中，和在它们被一起收集成长丝之前，使用旋转辊，用上浆组合物，通常含水的上浆组合物涂布玻璃长丝。上浆组合物(也称为“上浆剂”)的作用有两个：

1)在制造丝束过程中，上浆剂保护长丝避免因在高速下在该工艺的元件上摩擦长丝导致的磨耗，从而充当润滑剂。它也可使得能除去在这一摩擦过程中生成的净电荷。最后，通过提供长丝粘结到彼此上，它对丝束产生内聚性；和

2)在生产增强材料的过程中，通过待增强的材料，上浆剂改进玻璃的润湿，和丝束的浸渍。它还促进玻璃与该材料之间的粘合，从而导致具有改进的机械性能的复合材料。

最常用的上浆组合物是含水组合物，和尤其含水的上浆组合物，它包括成膜剂，所述成膜剂尤其显示出给予最终的上浆剂机械内聚性并保护丝束防止机械损坏和避免化学品和环境进攻的优点。这些上浆组合物由大于80wt%的水组成，和因此具有低的粘度，通常最多等于5mPa，这允许它们采用相对简单的上浆装置，例如使用玻璃长丝在高速下在其上穿过的旋转辊，从而容易沉积。然而，在这一高用量下，水的存在导致出现下述缺点：

1)上浆组合物没有很好地粘附到玻璃上，当丝束与起到导引丝束到卷线机上的各种元件接触时；紧跟着出现排泄(draining)现象，后面在拉伸速度的影响下上浆剂离心喷射(centrifugal projection)；和

2)必须通过干燥丝束包，来除去水，这引起上浆剂中的成分作为它们对水的亲和性和它们的分子量的函数而显著地从包装的内部选择性迁移到外侧；结果，丝束的性能在包装的全部长度上不恒定，这尤其通过在编织操作中的加工问题和在具有有机基体的复合材料中出现浸渍缺陷(例如白点)反映出来。

克服后一缺点的一种方式是在上浆剂内包括织构剂，正如WO2009/044042中报道的。织构剂赋予上浆剂物理凝胶的外观。

含织构剂的上浆组合物常常包括阳离子聚合物，有时称为阳离子润滑剂(参见例如WO2009/044042)。然而，当在其中玻璃丝束的纤维化典型地在没有干扰的情况下进行最多48或72小时的工业规模上使用时，这种上浆组合物随时间流逝的稳定性证明不是最佳的。尤其观察到随着时间流逝，上浆组合物在旋转辊上聚集，从而妨碍或减少纤维化的效率。在不希望束缚于理论的情况下，认为这是由于织构剂和阳离子聚合物相互作用导致的，所述织构剂包括阴离子基团，所述阳离子聚合物被鉴定为包括至少约50%的阳离子基团。

因此，需要随着时间流逝稳定且在加工元件上不聚集的上浆组合物，所述上浆组合物显示出高的粘度，基本上不迁移上浆剂成分且在丝束上提供一致的燃烧损失(LOI)值。

这一上浆组合物在生产各种形式(连续，短切或碾磨过的丝束，连续或短切丝束的垫子，网状物，织造物，针织物和类似物)的玻璃丝束中是有益的，所述玻璃丝束可用于增强各种性质的基体，例如热塑性或热固性材料。

发明内容

现已发现，添加特定的阳离子聚合物到含织构剂的上浆组合物中会改进稳定性且增加上浆组合物的粘度，从而改进纤维的加工性。

因此，本发明公开内容的第一方面涉及一种上浆组合物，它包括织构剂，成膜剂，偶联剂，含聚亚烷基亚胺主链的阳离子聚合物和添加剂，该阳离子聚合物具有最多20%的反应性氨基。在一个例举的实施方案中，织构剂包括琥珀酰聚糖(succinoglycan)。在另一实施方案中，成膜剂包括选自聚乙酸乙烯酯，聚氨酯，聚酯，环氧基化合物及其混合物中的化合物。在另一实施方案中，偶联剂包括硅烷或硅烷的混合物。在另一实施方案中，阳离子聚合物包括聚乙烯亚胺主链。

本发明公开内容另一方面涉及制备上浆组合物的方法。在一个实施方案中，该方法包括水解偶联剂，添加阳离子聚合物到该溶液中，然后添加织构剂到所得混合物中。

本发明公开内容进一步的方面涉及用该上浆组合物涂布的玻璃纤维丝束。

本发明公开内容的又一进一步的方面涉及由用该上浆组合物涂布的玻璃丝束制造的复合材料。

附图说明

图1示出了根据一个例举的实施方案，在上浆组合物中使用的黄原胶和琥珀酰聚糖的结构。