[发明专利]一种低退解张力玻璃纤维的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，尤其涉及一种低退解张力玻璃纤维的制备方法和用途。

背景技术

玻璃纤维上个世纪三十年代被发明以后，由于其优异的力学性能以及较好的抗腐蚀能力得到了广泛的关注和迅猛的发展。特别是近三十年，随着高分子材料的广泛应用与研发，玻璃纤维成为了增强高分子材料首选，其制备的复合材料已经广泛应用于建筑、汽车、管道、风力发电等日常生活领域。

直接纱作为玻璃纤维中常见的品种，其与高分子材料的复合也发展迅猛，相继出现了非常多的复合技术，如缠绕、拉挤等，这些工艺在制备的过程中往往需要几十个纱团甚至几百个纱团一起进行，在这个过程中直接纱退解时产生的张力就会被明显地放大。直接纱的退解张力是由玻璃纤维表面的浸润剂在烘干成膜过程中产生粘连而导致的。对于单个的纱团而言，退解张力是比较小的，因而并不会影响整体的复合工艺，但是在缠绕和拉挤工艺中，由于同时使用的纱团数量较多，退解张力会被明显地放大，张力达到一定的程度，不仅会导致放置玻璃纤维纱团的纱架发生抖动，同时也会加大玻璃纤维毛丝的出现概率，严重的还会引起断纱等现象。因而，如何降低玻璃纤维直接纱的退解张力成了目前很多玻璃纤维生产企业以及相应的科研机构的研究热点和发展方向。降低玻璃纤维的退解张力不仅能减少玻璃纤维与高分子材料复合过程中出现的问题，提高生产的稳定性和效率，而且也能保证最终成品的质量以及外观。

综上，研究降低玻璃纤维退解张力对于理论和实际应用都有非常重大的意义。有必要对传统的玻璃纤维直接纱制备工艺中的各个部分进行优化，制备出力学性能优异而且退解张力小的玻璃纤维产品，以满足玻璃纤维复合材料市场的需求。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种低退解张力玻璃纤维的制备方法和用途。

根据本发明的一个方面，提供一种低退解张力玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：

1S配制浸润剂：将偶联剂与成膜剂的质量比例控制为1:25～1:7，浸润剂的固含量控制为5～20wt％，其中，所述浸润剂的固含量指的是浸润剂中非水组分的的质量；

2S涂覆浸润剂：将步骤1S中配制的浸润剂放置于涂油器的涂油盒中，将玻璃纤维集束通过涂油器的涂油辊进行涂覆浸润剂，得到涂覆过浸润剂的玻璃纤维集束，其中，将涂油辊的转速控制为8-13m/min；

3S卷绕成型：将步骤2S中涂覆过浸润剂的玻璃纤维集束卷绕成型，形成成型的玻璃纤维纱团，其中，将卷绕比控制为4～8。

其中，所述制备方法还包括以下步骤：

4S制备干燥的玻璃纤维纱团：将步骤3S制得的玻璃纤维纱团烘干，得到干燥的玻璃纤维纱团。

其中，将步骤1S中偶联剂与成膜剂的质量比例控制为1:23～1:15，浸润剂的固含量控制为10～15wt％，浸润剂的pH值调节为5～7。

其中，将步骤2S中的涂油辊的转速控制为8～11m/min。

其中，将步骤3S中的卷绕比控制为5～7。

其中，步骤1S中所述的浸润剂还包括润滑剂、表面活性剂和pH值调节剂；基于非水组分的总质量，所述成膜剂、偶联剂、润滑剂、表面活性剂和pH值调节剂各组分的含量以及质量百分数表示如下：

其中，所述成膜剂包括环氧乳液，所述偶联剂包括环氧基类硅烷偶联剂或酰胺硅烷偶联剂，所述润滑剂包括硅油或PEG类润滑剂，所述表面活性剂包括烷基吡啶盐或季铵盐，所述pH值调节剂包括冰醋酸或柠檬酸。

其中，基于非水组分的总质量，所述的浸润剂各组分的含量以及质量百分数表示如下：

本发明还提供一种所述的低退解张力玻璃纤维的制备方法在玻璃纤维的生产上的用途。

根据本发明提供的低退解张力玻璃纤维的制备方法，主要的创新点是通过使用合适的偶联剂和成膜剂体系，优化偶联剂和成膜剂的比例，通过协调改变偶联剂和成膜剂的配比，玻璃纤维生产的卷绕比，浸润剂的固含量、涂油线速度以及烘制工艺的方法制备得到退解张力小，力学性能优异、适用于大规模拉挤和缠绕工艺的玻璃纤维直接纱。

上述制备方法按照1S～3S的顺序依次进行，其中，所述浸润剂的固含量指的是浸润剂中非水组分的的质量，非水组分指的是成膜剂、偶联剂、润滑剂、表面活性剂以及pH值调节剂，所述浸润剂的固含量控制为5～20wt％，是指非水组分的质量占浸润剂总质量为5～20％，余量为水。