耐堿短切玻璃纖維浸潤劑的制作方法
【專利摘要】本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑涉及一種含有有機材料的玻璃纖維表面處理劑。其由成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、抗靜電劑、Ph調節劑和去離子水組成，所述的成膜劑為聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑，它們的質量比為2.0-20.0：15.0-2.5：1.0-10。本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑適合于4mm-24mm的耐堿短切纖維，其浸潤生產出的耐堿短切玻璃纖維具有良好耐堿性、集束性、耐磨性、耐水性、短切性、分散性和抗靜電性。在水泥混合攪拌過程中可以不散紗，保持原絲的集束狀態。
【專利說明】耐堿短切玻璃纖維浸潤劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含有有機材料的玻璃纖維表面處理劑。
【背景技術】
[0002]耐堿玻璃纖維，又稱AR玻璃纖維，英文:alkali_resistant glass fiber,主要用于增強水泥制品(簡稱GRC)的增強基材，在非承重的水泥構件中是鋼材和石棉的理想替代品。普通玻璃纖維都不耐堿，耐堿玻璃纖維的主要玻璃成分除了含有SiO2 (58%-62%)、Na2O (8%-13%)外，還含有ZrO2 (13%-16%) ,TiO2 (4%_8%)，它的特點是耐堿性好，能有效抵抗水泥中高堿物質的侵蝕，彈性模量、抗沖擊、抗拉、抗彎強度極高，在5%Na0H溶液中90°C下侵蝕72小時，失重為4%。
[0003]耐堿纖維的玻璃成分含有ZrO2 (13%-16%),纖維脆性大、剛性大,使用的浸潤劑不同于一般增強聚合物的浸潤劑，由于它增強水泥制品是在一種強堿、動態摩擦條件下使用，工藝要求這種浸潤劑不但對玻璃纖維要有極好的集束性、短切性、分散性和抗靜電性外，必須要具備一定的耐堿性，耐水性和耐磨性，當纖維與水泥、沙子、水混合后，在堿性的水泥砂漿浸泡、攪拌5-20分鐘，使用過程中，纖維必須保持不開纖，不斷裂、不能產生毛羽，以達到應用效果。
[0004]耐堿短切纖維對浸潤劑的要求更高，現有的耐堿玻纖浸潤劑大多采用聚丙烯酸酯和醋酸乙烯酯為主成膜劑的浸潤劑配方如美國專利US.4289536，存在的問題:1、只能滿足短切12 mm -24 mm的短切纖維，短切4 mm、6 mm、8 mm生產大量毛羽。2、耐堿性、耐水、耐磨性差，經水泥砂漿攪拌后，部分纖維開纖，產生毛團，致使水泥制品的強度低、不均勻，表面不光滑，達不到使用要求 。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種能改善耐堿玻璃纖維的集束性、耐磨性、耐水性、短切性、分散性和抗靜電等性能的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑。
[0006]本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，由成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、抗靜電劑和水組成，其特征在于所述的成膜劑為聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑，它們的質量比為2.0-20.0:15.0-2.5:1.0_10。
[0007]優選地，所述的聚丙烯酸酯成膜劑為環氧樹脂改性聚丙烯酸酯成膜劑、水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯成膜劑、乙烯類單體改性聚丙烯酸酯成膜劑、醋酸乙烯酯改性聚丙烯酸酯成膜劑和N-羥甲基丙烯酸酰胺改性聚丙烯酸酯成膜劑中的一種或多種。它們可以使用常規的改性方法制得，也可以選用市售的常規改性產品。
[0008]更優選地，所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為:
聚丙烯酸酯成膜劑2.0-20.0%
環氧樹脂乳液成膜劑 15.0-2.5%
水溶性環氧樹脂成膜劑 1.0-10%冰醋酸0.01-1.0%
硅烷偶聯劑0.1-1.0%
有機硅潤滑劑0.01-1.0%
陽離子潤滑劑0.01-1.5%
抗靜電劑0.1-1.5%
余量去離子水。
[0009]或者更優選地，所述的聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑的質量比為4.0-18.0:10.0-4.5:3.0-8.0。
[0010]進一步優選地，所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為:
聚丙烯酸酯成膜劑4.0-18.0%
環氧樹脂乳液成膜劑 10.0-4.5%
水溶性環氧樹脂成膜劑 3.0-8.0%
冰醋酸0.06-0.7%
硅烷偶聯劑0.2-0.8%
有機硅潤滑劑0.03-0.8%
陽離子潤滑劑0.05-1.2%
抗靜電劑0.2-1.2%
余量去離子水。
[0011]或者進一步優選地，所述的聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑的質量比為6.0-13.0:8.0-5.0:5.0-7.0。
[0012]更進一步優選地，所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為:
聚丙烯酸酯成膜劑6.0-13.0%
環氧樹脂乳液成膜劑 8.0-5.0%
水溶性環氧樹脂成膜劑 5.0-7.0%
冰醋酸0.1-0.4%
硅烷偶聯劑0.3-0.6%
有機硅潤滑劑0.06-0.6%
陽離子潤滑劑0.1-1.0%
抗靜電劑0.4-0.8%
余量去離子水。
[0013]所述的陽離子潤滑劑可以是常規市售的陽離子潤滑劑，在優選的情況下，可以是硝酸鋰、氯化鋰和氯化銨中的一種或多種。
[0014]本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑可以用如下方法制備而成:
⑴將用總水量30%去離子水與冰醋酸混合并攪拌均勻:
⑵再加入硅烷偶聯劑攪拌30-60分鐘，攪拌速度在60r/m ；
(3)然后加入聚丙烯酸酯成膜劑、環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧成膜劑，攪拌10_20min,攪拌速度在60r/m ；
⑷接著加入預先用5-10倍、50-80°C的去離子水稀釋好的有機硅潤滑劑和陽離子潤滑劑，攪拌5-15min,攪拌速度在60r/m ；(5)再加入預先用10-20倍去離子水稀釋好的抗靜電劑，繼續攪拌10-20min，攪拌速度在 60r/m ；
(6)最后加入總量減去步驟1、4、5使用后的去離子水，攪拌15-25min，攪拌速度在60r/m,即可。
[0015]本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑可以用如下方法使用:耐堿玻璃球經過坩堝二次熔化后從坩堝底部的孔板中流出，經冷卻和拉絲機牽引后成纖維，在坩堝漏嘴到拉絲機之間必須經過一個轉動的涂油器，涂油器將上述的浸潤劑施加到單絲纖維上，然后被卷繞到拉絲機頭上，從機頭上退下繞絲筒，經100°C -150°c烘干爐烘10-16小時，再經短切機短切成要求的定長的纖維。
[0016]本發明所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑適合于4mm-24mm的耐堿短切纖維，其浸潤劑生產出的耐堿短切玻璃纖維具有良好耐堿性、集束性、耐磨性、耐水性、短切性，分散性和抗靜電性，在水泥混合攪拌過程中可以不散紗，保持原絲的集束狀態。
【具體實施方式】
[0017]實施例1。
[0018]1、將30公斤去離子水置于配制罐中，加入0.01公斤冰醋酸并攪拌均勻:
2、將0.1公斤的偶聯劑(美國GE Silicones, A-174)加入攪拌，水解30-60分鐘，呈無油珠透明液體，攪拌速度在60r/m ；
3、將2.0公斤的聚丙烯 酸酯成膜劑(西安友基復合材料有限公司，YG5016)、15公斤環氧樹脂乳液成膜劑(西安友基復合材料有限公司，YG1250)和I公斤水溶性環氧成膜劑(西安友基復合材料有限公司，YG801)加入反應釜中攪拌10-20min，攪拌速度為60r/m ；
4、向配制罐中加入預先用50-80°C的0.1公斤去離子水稀釋0.01公斤有機硅潤劑的稀釋液(西安中創復合材料有限公司，ZC-315)，加入預先用50-80°C的0.1公斤去離子水稀釋0.01公斤的陽離子潤滑劑的稀釋液(美國EMERY ,6760L)繼續攪拌5_15min，攪拌速度為 60r/m ；
5、向配制罐中加入預先用2公斤去離子水稀釋0.1公斤的抗靜電劑的稀釋液，攪拌10_20min,攪拌速度在60r/m ；
6、向配制罐中加入49.57公斤的去離子水，以60r/m攪拌速度繼續攪拌15_25min后放出到使用罐中，即得到耐堿短切玻璃纖維浸潤劑。
[0019]將制得的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑應用于含ZrO2為16% (質量含量),原絲為200根，號數為80tex，單纖維直徑為14um _16um的耐堿短切纖維。短切的纖維長度為:4mm、6mm、12 mm、24 mm。
[0020]得到的耐堿玻璃纖維的各項參數如下:
【權利要求】
1.耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，由成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、抗靜電劑和水組成，其特征在于所述的成膜劑為聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑，它們的質量比為 2.0-20.0:15.0-2.5:1.0-10.0。
2.如權利要求1所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜劑為環氧樹脂改性聚丙烯酸酯成膜劑、水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯成膜劑、乙烯類單體改性聚丙烯酸酯成膜劑、醋酸乙烯酯改性聚丙烯酸酯成膜劑和N-羥甲基丙烯酸酰胺改性聚丙烯酸酯成膜劑中的一種或多種。
3.如權利要求1或2所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為: 聚丙烯酸酯成膜劑2.0-20.0% 環氧樹脂乳液成膜劑15.0-2.5% 水溶性環氧樹脂成膜劑 1.0-10.0% 冰醋酸0.01-1.0% 硅烷偶聯劑0.1-1.0% 有機硅潤滑劑0.01-1.0% 陽離子潤滑劑0.01-1.5% 抗靜電劑0.1-1.5%.余量去離子水。
4.如權利要求1或2所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑的質量比為4.0-18.0:10.0-4.5:3.0_8.0 ο
5.如權利要求4所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為: 聚丙烯酸酯成膜劑4.0-18.0% 環氧樹脂乳液成膜劑10.0-4.5% 水溶性環氧樹脂成膜劑 3.0-8.0% 冰醋酸0.06-0.7% 硅烷偶聯劑0.2-0.8% 有機硅潤滑劑0.03-0.8% 陽離子潤滑劑0.05-1.2% 抗靜電劑0.2-1.2%余量去離子水。
6.如權利要求4所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的聚丙烯酸酯成膜劑，環氧樹脂乳液成膜劑和水溶性環氧樹脂成膜劑的質量比為6.0-13.0:8.0-5.0:5.0_7.0 ο
7.如權利要求6所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的浸潤劑的組成及各組分的質量百分含量為: 聚丙烯酸酯成膜劑6.0-13.0% 環氧樹脂乳液成膜劑8.0-5.0%水溶性環氧樹脂成膜劑 5.0-7.0% 冰醋酸
0.1-0.4% 硅烷偶聯劑0.3-0.6% 有機硅潤滑劑0.06-0.6% 陽離子潤滑劑0.1-1.0% 抗靜電劑0.4-0.8% 余量
去離子水。
8.如權利要求3或5或7所述的耐堿短切玻璃纖維浸潤劑，其特征在于所述的陽離子潤滑劑為硝酸鋰、氯化鋰和氯化銨中的一種或多種。
【文檔編號】C03C25/40GK103466963SQ201310408331
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】任川榮, 張棋, 任二室, 張永海 申請人:西安友基復合材料有限公司