[发明专利]一种表面处理剂及用其制备彩色玻璃纤维的方法

说明书

本发明涉及一种对玻璃纤维表面进行涂覆从而对其改性和着色的方法，采用此方法可以制得用于增强树脂的彩色玻璃纤维。具体包括以下步骤：⑴将偶联剂在酸性条件水解；⑵将水解好的偶联剂倒入到配制罐中，加入一定量的润滑剂、粘接剂和抗静电剂，搅拌均匀；⑶将分散剂加入水搅拌均匀，再加入无机或有机颜料搅拌分散均匀；⑷将一定量分散好颜料加入到上述混合液中，补纯水到要求配制量，搅拌均匀，得到表面处理剂；⑸将上述表面处理剂加入到玻璃纤维生产涂覆设备中，拉丝过程中将其涂覆在玻璃纤维的表面，最后在115℃‑130℃条件下烘干8‑10小时，得到彩色玻璃纤维。

技术领域

本发明属于玻璃纤维制造领域，具体涉及一种表面处理剂及用其彩色玻璃纤维制备方法。

背景技术

玻璃是一种优异的无机非金属材料，具有原料易得、强度高、模量高、耐腐蚀、绝缘性好等优点。玻璃制成纤维后，克服了玻璃性脆、易折断的缺点，是树脂基复合材料主要的增强材料，也广泛用作电绝缘材料、绝热保温材料等。

目前，玻璃纤维通常是先制得所需的玻璃，然后在适宜的温度拉丝，再经退纱、并纱工艺制得；玻璃拉丝过程中需在玻璃纤维表面涂覆的一种专用表面处理剂(玻纤行业称浸润剂)，其具有表面改性、粘接集束、润滑、抗静电的作用，是决定玻璃纤维是否能够满足后续加工及制品要求的关键因素之一。

玻璃纤维行业使用的浸润剂主要有增强型浸润剂和纺织型浸润剂。经增强型浸润剂处理的纱，含有的浸润剂烘干后随着玻璃纤维直接进入到复合材料基体中，最终作为复合材料的一部分而存在，直径11μm以上的粗纱大多使用这类浸润剂。经纺织型浸润剂处理的纱，浸润剂是为了在拉丝、捻线和织造过程中保护纤维，在生产复合材料前要对纱进行热清洗，将浸润剂烧掉，直径10μm以下的电子纱一般使用这类浸润剂。增强纺织浸润剂即能在拉丝、捻线和织造过程很好地保护玻璃纤维，又可以与基体树脂很好地结合，是近年来发展比较快的第三类玻璃纤维浸润剂，经其处理的细纱，可以用于生产各类工业织物，生产复合材料前不需要热清洗。

中国专利文献CN103833235A公开了一种在线涂覆制备彩色玻璃纤维的方法，包括如下步骤：(1)在室温下，将冰醋酸、硅烷偶联剂、固色剂和水溶性环氧分别用水稀释，然后依次混合并搅拌均匀，再加入纳米级或更细的无机着色物质颗粒，最后加入余量的水，得到含有着色物质的浸润剂；(2)将上述含有着色物质的浸润剂添加到玻璃纤维生产线上的设备中，通过在线拉丝制备玻璃纤维原丝，最后烘干即得彩色玻璃纤维。此方法限定仅使用无机颜料，且要求无机颜料是水溶性或本身能稳定分散于水中的。

中国专利文献CN109485275A公开了一种浸润剂及彩色玻璃纤维及其制备方法和应用，该方法是在纺织型浸润剂基础上，使用超声波将无机颜料分散到浸润剂中，在浸润剂涂覆同时将颜色也涂覆到玻璃纤维表面，最终制得彩色玻璃纤维。使用这种方法生产的彩色玻璃纤维，在生产复合材料前，需要在400℃下热清洗，烧去淀粉、植物油等成分，工序复杂，而且在热清洗过程中纤维强度也有很大损失。

目前现有技术中虽然也开发出了使用浸润剂对彩色玻璃纤维着色，并得到了一定的效果，但是也存在以下不足：热清洗过程对着色成分的破坏。由于彩色玻璃纤维本身存在染色不均匀或不牢固的情况而易导致热清洗后的织物表面发暗，或出现明显条纹，进而造成彩色玻璃纤维的强度以及着色性能差，而限制了纤维的应用范围。

发明内容

本发明致力于提供一种简单、原料易获得的生产彩色玻璃纤维的方法，通过使用预分散处理办法，先将颜料微粉均匀分散于水中，制成稳定的悬浮液，再用这种悬浮液与硅烷、粘接剂、润滑剂和抗静电剂复配制得玻璃纤维表面处理剂，经其处理的玻璃纤维烘干后具有一定的颜色，可进行捻线、织造操作，生产复合材料前也不需要热清洗。

现有技术中，玻璃纤维着色方法，为了提高颜料的附着力，都是需要高温热处理或清洗过程，但这样特征了强度，同时也会对颜料本身冷却后的固定产生不利影响。本发明提供合适的方法使玻璃纤维永久着色而不依赖于加热处理过程。