[发明专利]氯乙烯树脂和玻璃纤维的热塑性组合物

说明书

本发明涉及用玻璃纤维增强氯乙烯(简称“VC”)均聚物，在于改进有机合成树脂材料的物理强度特性方面。更准确地说，本发明涉及热塑性的、玻璃纤维增强(“GFR”)的聚氯乙烯(“PVC”)均聚物，和氯化的聚氯乙烯(“CPVC”)。这些均聚物一般以刚性PVC和CPVC形式得到的，而且在此不管是单一的还是彼此一起的都称为“VC均聚物”。

本发明最一般的是指VC与可共聚的单体的共聚物，其中，共聚物VC的量足以在热成型条件下在VC链上产生烯丙基氯(Cl)残基(如下所示)：

-CH₂-CHCl-CH＝CH-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-

只要在VC链上有10个或大于10个碳原子的足够长度，该共聚物可以进行再氯化以产生有反应性的烯丙基氯残基。这种任意再氯化的VC共聚物以及VC均聚物，这里一般都称作“VC树脂”。

更准确地说，本发明涉及使用氨基硅烷偶合(或增粘)剂(有时称为涂饰剂)，与玻璃纤维(最好是E玻璃)生产中所用的某些聚合成膜剂联合使用，而前者是主要的，使得本文的玻璃纤维增强的(“GFR”)VC树脂复合材料具有强度。

众所周知，给GFR复合材料提供令人满意的强度的关键是选择合适的“胶料”，或给玻璃纤维“上胶”。玻璃纤维用水性上胶溶液，悬浮液或乳化液涂层。这些液体中主要含有水，水中分散有偶合剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、“抗静电剂”和增塑剂。有时为使分散的聚合成膜剂具有必要的稳定性而用水溶性胶体。最重要的是“胶料”中所用的偶合剂和成膜剂的组合要恰当。

本发明用的上了胶的玻璃纤维可以是为用于GFR热塑性树脂而专门处理过的股线、粗纱、纱束或细纱。未上胶的玻璃纤维也称作未处理的，原来的或裸露的玻璃纤维。

对于增强树脂的一般目的，在GFR复合材料中使用的最广泛的玻璃纤维胶料是在水介质中含有一种聚醋酸乙烯颗粒的悬浮液。聚酯、环氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯也可用作成膜剂，有时单独使用，有时作为胶料的个别添加剂，还有时作为聚醋酸乙烯的共聚物来使用。在复合材料中，成膜剂被认为是没有反应的或催化的功能。

能令人满意地使玻璃纤维在VC树脂中起增强作用的胶料的基本条件是在相邻每根玻璃纤维表面的区域(纤维-树脂交界面)产生烯丙基氯(Cl)残基的能力。该残基可与偶合剂的伯胺部分反应。这一概念由Rahrig在美国专利4536360中已经提出并加以说明。文中公开的VC树脂特效的组合是：(a)一种氨基硅烷偶合剂，和(b)一种成膜剂，在其重复单元里，以含有1-4个碳原子的开环的低烯化氧作为基本组分，如，聚(环氧乙烷：丙二醇)(PEO)，并任意含有其他能共聚的组分。

虽然，选择PEO作为成膜剂的关键性在第4536360号美国专利中已被认可。PEO在催化形成与氨基硅烷无关的烯丙基Cl残基的功能，人们是不知道的，也不知道起作用的机理。众所周知，因为氨基硅烷的硅烷基是与玻璃表面连接，而剩下的氨基就朝另一方向突出，人们假设，PEO具有独特的掩蔽效应，该效应并不对已知能产生烯丙基Cl残基的氨基的反应性产生不利影响。这种假设既不能有助于我们确定哪个是令人满意的成膜剂的主要反应功能(用来与胶料中氨基硅烷连接)，也不能帮助我们确定成膜剂的基本特性和一般结构。

现已发现含有一种在热成型时(如在用来使上了胶的玻璃纤维与均聚物混合的研磨机或在挤压机上)能抗降解的稳定剂的VC树脂在加工温度下，在氨基硅烷偶合剂和均聚物之间发生反应(均聚物中C＝C键参与该反应)，条件是在胶料中的聚合物成膜剂的碱性大于聚醋酸乙烯酯(“PVA”)。

因此，本发明的基本目的是提供一种GFR VC复合材料。其中玻璃纤维用(I)氨基硅烷偶合剂，(II)比PVA碱性更强的碱性成膜剂上胶，其量要足以催化在纤维-树脂交界面上VC均聚物的热脱卤化氢作用，以在均聚物链上产生烯丙基Cl残基。该残基与氨基硅烷的氨基反应。在纤维上涂层的最常用的胶料是含偶合剂和成膜剂的上胶液、分散液和乳液。