[发明专利]玻璃纤维浸润剂和玻璃纤维毡

说明书

本发明涉及一种用于玻璃纤维的改进的浸润剂组合物，这种纤维可用于制造适合用来增强热塑性聚合物如聚丙烯的玻璃纤维毡。

玻璃纤维和玻璃纤维原丝，通常是短玻璃纤维毡片和连续的原丝薄毡形式，被用于增强聚合物材料。在成形以后短时间内，通常要用一种称为浸润剂的组合物处理玻璃纤维，从而对纤维提供润滑和保护性能，并有助于对增强的聚合物及由其制得的产品提供强度和其它性能。

已经有人研制了特殊的处理组合物，或浸润剂以用于特殊用途以及各种聚合材料。例如，已经研制了某些浸润剂用于玻璃纤维，这些纤维可用于制造适合用来增强热塑性聚合物如聚丙烯及其它聚烯烃的玻璃纤维毡。这些浸润剂中有许多含有过氧化物，以增强玻璃纤维和聚合物之间的粘着，从而使增强材料或复合材料在模制或以其它方式制造时具有好的强度以及其它所需的性能。这可以参见例如美国专利，Nos.3 840 148，4369264，4377498，4 391 876，和4455343。

迄今为止所用的浸润剂中有许多在用于增强热塑性聚合物的纤维中使用时，不能提供所需的性能，而其它的浸润剂，例如含过氧化物的组合物又带来环境问题和安全方面的顾虑。此外，用含过氧化物的浸润剂处理纤维还存在工艺上的问题，因为这些纤维通常要空气干燥以避免高温下过氧化物的挥发。

本发明提供了一种用于玻璃纤维的浸润剂组合物，当这种纤维用来增强热塑性聚合物时，可使热塑性聚合物复合材料具有好的制造性能和模制特性，并且为达到上述效果不需使用过氧化物。

根据本发明，适合用来增强热塑性聚合物的玻璃纤维及由其制成的玻璃纤维毡包括用含水组合物处理过的玻璃纤维，这种组合物包括一种聚胺，可与胺反应的有机硅烷，以及成膜聚合物和乳化聚烯烃，以及任选的一种水溶的，非挥发性羧酸。聚胺和有机硅烷通常会反应形成一种反应产物，这种产物也可以预先形成并在施用在玻璃纤维之前加到组合物中。另外，当组合物本身含有聚胺和有机硅烷时，则在配制组合物或施用组合物之后的干燥期间，反应产物会至少部分地在原位形成。

当其上含有上述组合物的干残留物的玻璃纤维制成玻璃纤维毡并用于增强聚合物时，可以制成强度很好的增强复合材料和层压材料，它们在模制或成形为各种制品，包括复杂形状的制品时具有好的流动性及其它性能。

本发明中使用的玻璃纤维可以是任何本领域已知的用于该目的的纤维，例如可以是如美国专利No.2133 238中所述而制成的。用本文所述的含水组合物处理纤维(通常在纤维成形以后直接处理)，然后干燥并制成毡子或以其它本领域公知的方式使用。

如前所述，这些组合物可以是基本上无过氧化物的，也就是说组合物含很少或不含过氧化物，即通常不含，但无论如何其量都少于通常认为用于玻璃纤维的浸润剂中所需的量，这种纤维可以用于热塑性聚合物如聚丙烯。

本发明特别适合用于制成为连续的原丝薄毡的玻璃纤维，尤其是不用粘合剂制成的针扎毡，例如在美国专利Nos.3292013，3664909，3684645，3713962，4277531，和4335176中所述的。

用于处理纤维的浸润剂组合物，包括以下基本组分，

(a)聚胺；

(b)可与胺反应的有机硅烷；

(c)成膜聚合物；和

(d)乳化聚烯烃。

一种任选的附加组分，它通常都会含在组合物中，是一种水溶的，非挥发性羧酸。

聚胺和有机硅烷反应形成一种反应产物，这在共同未决的专利中请No.07/906,772中有叙述，该申请于1992年6月30日提交。该申请还叙述了该反应产物在处理玻璃纤维的浸润剂中的用途，这种玻璃纤维用来制造编织纤维或布。作为本文中处理组合物中一种组分的反应产物可以与上述申请中的相同，本文中特定组合物以及用根据本发明处理的纤维制造玻璃纤维毡在该申请中未曾叙述。

该反应产物可由许多聚胺和有机硅烷制得，只要该聚胺含有至少两个，优选3个或更多个活性胺基，通常为自由伯胺或仲胺基，而有机硅烷含至少一个可与胺反应的基团。

优选的聚胺是具有通式H₂N-(C_nH_2nNH)_x-H的那些，其中n为2至6，x为2至28，优选2至6。这类聚亚烷基胺，包括二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺，五亚乙基六胺，二亚丙基三胺，三亚丙基四胺，四亚丙基五胺，五亚丙基六胺，以及二亚己基三胺。它们的混合物也是适用的，在许多情况下聚亚烷基胺是以下述万式增链的。