[发明专利]一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种玻璃纤维浸润剂，该浸润剂含有固体组分和水，固体组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、增韧剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、抗老化剂和pH值调节剂；固体组分质量占浸润剂总质量的5.5％～7.5％。各组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂4％～28％；成膜剂45％～80％；增韧剂1％～5％；润滑剂3％～17％；润湿剂1％～5％；表面活性剂1％～6％；抗老化剂1％～6％；pH值调节剂1％～8％；其中，硅烷偶联剂是环氧基硅烷偶联剂和酰胺基硅烷偶联剂的混合物。采用该浸润剂生产的玻璃纤维纱线柔软、毛羽少，分散性均匀性非常好，与环氧树脂界面相容性好，浸透效果佳；同时适用于拉挤型材以及风电基材编织工艺，与环氧树脂复合后制备的材料具有优异的耐疲劳性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维生产技术领域，特别涉及一种环氧树脂用高耐疲劳的玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃纤维复合材料不仅拥有玻璃纤维的高强度和高模量优点，而且还拥有树脂的韧性和延展性的特点。在过去几十年中，玻璃纤维复合材料行业发展迅猛。此外，玻璃纤维复合材料又有耐腐蚀的特点，因而替代传统材料的领域越来越宽。

近年来，玻璃纤维被广泛应用于高端材料领域，如风力叶片以及输油高压管道等。随着国家清洁能源的政策刺激，风电用玻璃纤维的需求也越来越大。市面上90％以上的风力叶片都是由玻璃纤维和环氧树脂通过真空灌注固化成型的，叶片用复合材料需要非常高的强度和模量，这些都可以通过玻璃配方的升级换代得以实现。除此之外，叶片还有一个关键指标：耐疲劳值，这个决定了叶片在复杂气动环境下的安全系数和寿命，该性能主要是由玻璃纤维与树脂的界面结合作用决定的，界面结合效果好，在长时间的荷载下玻璃纤维不易与树脂分离，耐疲劳效果就好。其他领域的玻璃纤维复合材料也对耐疲劳性能提出了明确的要求：比如，高压管道由于要长时间承受不同的压力，因而耐压疲劳要求高；运动器械类的拉挤型材由于使用频率高，也有相关疲劳测试的要求和标准。

如何提升玻璃纤维复合材料的疲劳性能已成行业内一个非常热门和前沿的课题。行业内达成基本的共识：疲劳性能需要从作为增强材料的玻璃纤维入手才能得到真正意义上的提升，因为整体而言，树脂的耐疲劳性能比玻璃纤维好很多，需要补短板才能全方位提升。

通过浸润剂配方的设计来调整玻璃纤维的分散状态以及增加玻璃纤维表面耐疲劳原料来提升玻璃纤维与玻璃纤维的润湿性能和界面结合是提升玻璃纤维复合材料的疲劳性能最行之有效的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种玻璃纤维浸润剂，采用该浸润剂涂覆生产的玻璃纤维纱线毛羽少，分散性佳，在环氧树脂中浸透非常快速而且完全，而且相容性好；同时适于拉挤型材以及风电基编织工艺。固化成型后玻璃纤维与环氧树脂的界面结合好，界面层抗应变效果好，制备的复合材料具有优异的耐疲劳性能和力学性能。

根据本发明的一个方面，提供一种玻璃纤维浸润剂，浸润剂含有固体组分和水；所述固体组分的质量占浸润剂总质量的5.5％～7.5％；所述浸润剂固体组分包含如下组分，所述固体组分中各成分的质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂是环氧基硅烷偶联剂和酰胺基硅烷偶联剂的混合物。

优选地，所述浸润剂中固体组分各成分的质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂是环氧基硅烷偶联剂和酰胺基硅烷偶联剂的混合物。

优选地，所述浸润剂中固体组分各成分的质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂为环氧基硅烷偶联剂与酰胺基硅烷偶联剂的混合物；所述环氧基硅烷偶联剂与所述酰胺基硅烷偶联剂的质量比为1:1～1:2。