[发明专利]一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃纤维浸润剂领域，尤其涉及一种改善玻璃纤维静态初始张力的玻璃纤维浸润剂及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维作为目前最主流的高分子材料增强体，不仅价格低廉，而且增强性能优异，且适用于绝大部分的高分子材料，其与高分子材料复合的方法也有多种，例如：拉挤、缠绕、挤出以及模压等。随着科学技术的发展，工业加工朝着规模化和集成化的方向发展。例如缠绕管道工艺和拉挤工艺，以前的老设备仅能同时进行几十束甚至几束玻璃纤维的生产，这极大地限制了成品的尺寸性能，而且生产效率较低，大大限制其应用领域。

如今，已有公司通过引入大型设备实现生产规模化，不仅提高了生产效率，而且能够满足更高的使用要求。例如NOV(National Oilwell Varco)公司、FPI(Future Pipe Industries)公司以及国内的部分公司可在一台机器上同时进行几百甚至上千束纱的生产。

静态初始张力过大是集成化、规模化加工生产的重要技术问题，大型设备的使用必然对原材料有更高的加工性能和质量方面的要求。大批量用纱则需考虑纱线与张力辊间的摩擦力问题，并且在纤维运行过程中，在纤维移动瞬间时的摩擦力(静态初始张力)会达到最大(静摩擦力比滑动摩擦力大)。当纱线较少时，静态初始张力并不会很明显，但进行大规模生产时，随着纤维数量的增多，静态初始张力明显加大，特别是纤维运行一段时间后，张力辊上有浸润剂的残留，而残留的浸润剂会进一步加剧这种现象。静态张力过大会导致纱架及加工设备产生明显的抖动，明显影响生产线的安全稳定、机器寿命、以及产品的质量。玻璃纤维下游的复合材料行业均希望能通过减少玻璃纤维的静态初始张力以满足实际的大规模生产要求以及保证产品的稳定性，这对玻璃纤维的性能提出了更高的要求。

静态初始张力过大是在近年来生产大规模化后暴露出来的问题，因而目前几乎所有的玻璃纤维生产公司都没有成熟的方案来完全解决这个问题。玻璃纤维进行复合加工之前会经过浸润处理，而玻璃纤维的静态初始张力基本由其表面附着的浸润剂决定，因而，研制出一种能改善静态初始张力的浸润剂，对于静态初始张力小的玻璃纤维生产及其复合材料的大规模生产均具有非常重要的意义。

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玻璃纤维浸润剂，该浸润剂通过改变玻璃纤维表面的物理和化学性质，在保证复合制品机械性能的基础上，改善玻璃纤维静态初始张力，使其具备优异的加工性能。

本发明提供一种玻璃纤维浸润剂，所述浸润剂包括偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、抗老化剂、pH值调节剂和去离子水，其中，所述浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的4～9％；并且，各组分的固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比例如下：

其中，各组分的固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比例如下：

其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述成膜剂为环氧乳液，各组分的固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比例如下：

其中，所述润滑剂为PEG类润滑剂。

其中，所述润滑剂为分子量不超过3000的PEG类润滑剂。

其中，所述润滑剂可选自PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000、PEG1200、PEG1500、PEG2000和PEG3000中的一种或多种。

其中，所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂。

其中，所述偶联剂可选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷和酰胺类硅烷中的一种或多种。

其中，所述润滑剂与所述偶联剂的固体质量之比为1:1～2。

其中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。

其中，所述表面活性剂为季铵盐型阳离子表面活性剂。

其中，所述抗老化剂为铵盐。

其中，所述pH值调节剂为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸和硼酸中的一种或多种。

其中，所述浸润剂包括下述组分，各组分的固体质量占所述浸润剂固体总质量的百分比例如下：

并且，所述浸润剂的pH值为3～6。

其中，所述浸润剂为低静态初始张力的玻璃纤维浸润剂。

另一方面，本发明还提供上述浸润剂的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：

1S预分散偶联剂和pH值调节剂：在制备容器中加入质量为总量30～50％的去离子水，加入所述pH值调节剂和所述偶联剂，持续搅拌直至溶液澄清；