用于纤维的高溶解性施胶组合物制造技术

提供了一种高溶解性施胶组合物，可施于用于增强聚合材料的玻璃纤维上。该施胶组合物包括：包含衍生自饱和的不可交联聚酯的聚酯基热塑性聚氨酯的第一成膜剂；包含至少一种选自（ｉ）乙酸乙烯酯／甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和（ｉｉ）乙酸乙烯酯／甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙酸乙烯酯均聚物的混合物的组分的第二成膜剂；硅烷偶联剂和水。使用涂有该高溶解性施胶组合物的玻璃纤维可以有利地生产具有改善的表面外观和色彩均匀性的低着色或未着色模塑件。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Highly soluble sizing composition for fibers

A highly soluble sizing composition is provided that can be applied to glass fibers for reinforcing polymeric materials. The sizing composition includes: contains derived from a saturated non crosslinkable polyester polyester based thermoplastic polyurethane first film-forming agent; contains at least one selected from (I) vinyl acetate glycidyl methacrylate copolymer (II) and a mixture of vinyl acetate / methacrylic acid ester of glycerol and acetic acid copolymer water shrinkage vinyl acetate homopolymer component second film-forming agent; silane coupling agent and water. Use of glass fibers coated with this highly soluble sizing composition can advantageously produce low or non colored mouldings with improved surface appearance and color uniformity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于纤维上，特别是用于在片状模塑料和预制整体模塑料应用中用作增强材料的玻璃纤维上的高溶解性施胶组合物(sizecomposition)。该施胶组合物的使用为所得模塑件提供光滑、均匀外观。
技术介绍
使用玻璃纤维作为聚合材料如通过片状模塑料(SMC)和预制整体模塑料(BMC)方法形成的复合材料的增强材料在本领域是众所周知的。该类复合材料使用为所得复合材料提供尺寸稳定性和优异机械性能的玻璃纤维增强材料形成。例如，玻璃纤维提供尺寸稳定性，因为它们不会随大气条件的变化而收缩或拉伸。此外，玻璃纤维具有高拉伸强度、耐热性、抗湿性及高导热性。玻璃纤维通常通过将陶瓷以熔融形式提供给口模套，从该口模套拉伸纤维，然后将纤维收集成丝束或单纱而制造。典型的是将施胶组合物或化学处理在从口模套拉伸之后施于纤维上，这保护该纤维使之在随后的加工过程中不断裂且改进纤维与待增强基体树脂的相容性。典型的是将施过胶的单纱缠绕于套筒上，包装，干燥，然后缠绕在一起形成连续的粗纱。在缠绕步骤中将抗静电罩面漆施于粗纱上。然后切断该粗纱并与基体树脂在片状模塑料或预制整体模塑料中接触，形成模塑复合材料。典型的施胶组合物可以包括偶联剂、成膜剂、润滑剂、乳化剂或溶于或分散于(以乳液或分散液形式)水中的抗静电剂。然而，某些常用于乳化或分散用于SMC施胶组合物中的成膜剂的有机溶剂如苯乙烯和二甲苯是可燃的且产生火灾和健康危害。氯化锂也常用于施胶组合物中作为抗静电剂，但趋于不利地影响净毛重量，因此对应用不理想。因此，理想的是使用不利用不理想的有机溶剂或金属卤化物盐的施胶组合物。使用为所得模塑件提供光滑表面的施胶组合物也是理想的。例如，Das等在美国专利4,338,233中描述了用于为模塑料提供光滑表面的玻璃纤维用含水施胶组合物。然而，这类施胶组合物具有低溶解性，因为它们包含一种或多种可交联的成膜聚合物，这些聚合物在交联时变为不溶性。这类低溶解性施胶组合物适用于其中所得复合部件被涂漆的汽车或A级应用中。然而，低溶解性施胶组合物不适于其中在随后不涂漆的未着色或轻微着色的片状模塑部件中使用纤维的应用，因为纤维单纱在模塑料中保持为一整体，即纤维不会充分脱丝(defilamentize)。因此，在所得模塑件中可见到纤维网络。在低着色或未着色结构部件的生产中，施胶组合物应高度可溶，以使单根纤维由基体树脂充分分散或润湿。这促使纤维单纱更好地脱丝，或单纱破裂，从而降低纤维凸起并因而改善所得复合材料表面的均匀性或光滑外观。这还促进单根纤维与基体树脂之间的界面增加并导致结构应用中所需的更好机械性能。因此，本领域仍然需要一种显示高溶解性且易于制造和施于纤维上的改进的施胶组合物。本领域还需要一种能改进由片状模塑和预制整体模塑方法形成的未着色或低着色部件的表面外观且不包括环境上不利的溶剂或金属卤化物盐的施胶组合物。专利技术概述这些需要由本专利技术得到满足，其中提供了一种用于用来增强聚合材料的玻璃纤维或非玻璃纤维的改进的施胶组合物。该施胶组合物高度可溶，但溶解缓慢，这有助于纤维在加工过程中脱丝。这进而又降低了纤维在所得模塑件中的可见性，提供更均匀的颜色和表面外观。该高溶解性施胶剂还可以改进片状模塑糊在注塑应用中向整体模具(bulk mould)中的流动，这将在下文更详细解释。此外，该施胶组合物基本不含环境上不利的有机溶剂和金属卤化物盐。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于处理用来增强聚合材料的玻璃纤维的高溶解性施胶组合物。该施胶组合物包含(a)包含由不交联的饱和聚酯形成的聚酯基热塑性聚氨酯的第一成膜剂；(b)包含(ⅰ)乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或(ⅱ)乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙酸乙烯酯均聚物的混合物的第二成膜剂；(c)硅烷偶联剂和(d)水。优选该施胶组合物在苯乙烯、甲苯或丙酮中的溶解度为至少70％，更具体为约70-90％。在施胶组合物中的成膜聚氨酯优选为阴离子分散液形式。聚氨酯维持该施胶组合物的高溶解性，因为其为由不交联的饱和聚酯形成的线型聚合物。此外，聚氨酯具有弹性性能，因而赋予纤维以柔软性，使它们不太脆且改进纤维与机械在加工过程中的接触。施胶组合物中的第二成膜剂可以是乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。该共聚物优选具有的重均分子量(Mw)为约50,000-约150,000，例如约90,000或100,000。或者，第二成膜剂可以包含乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙酸乙烯酯均聚物的混合物。优选均聚物可以替代组合物中约0-80wt％的共聚物固含量。聚氨酯和共聚物或聚氨酯和共聚物/均聚物混合物均用来保护玻璃纤维在加工过程中不受损害且赋予纤维与基体树脂的相容性。硅烷偶联剂优选选自氨基硅烷，氨基硅烷与马来酐的反应产物，乙烯基硅烷，脲基硅烷及其共混物。该施胶组合物还可任选地包括pH调节剂，如乙酸，以调节组合物的pH水平。优选该施胶组合物的pH为约4-6。该施胶组合物中各组分的量按固体的重量百分比计可为5-60％的第一成膜剂，40-95％的第二成膜剂和1-10％的偶联剂。在一个优选的实施方案中，第一成膜剂(聚酯基热塑性聚氨酯)在施胶组合物中的存在量以固体重量百分比计为约10-30％，第二成膜剂的存在量以固体重量百分比计为约60-85％，而硅烷偶联剂的存在量以固体重量百分比计为约1-10％。更优选以总固体为基准计，该施胶组合物包含约15-25％第一成膜剂，约67-78％第二成膜剂和约3-7％硅烷偶联剂。优选该组合物是含水的，即用于固体的溶剂或载体是水。该施胶组合物也可任选地包括足量的pH调节剂，如乙酸，从而使组合物的pH为约4-6。本专利技术还包括一种在许多用来增强聚合材料的玻璃纤维上涂敷施胶组合物的方法。该方法包括施加上述施胶组合物于许多玻璃纤维上以形成涂敷纤维和干燥纤维上的施胶组合物这两个步骤。施胶剂优选在纤维上干燥以使其在纤维上的存在量为约0.6-2.0wt％。这种干燥的已施胶玻璃纤维单纱可有利地在聚合材料如片状模塑料和预制整体模塑料中用作增强材料。所得的模塑复合部件在复合材料表面下不显示纤维图案或网络。这在SMC模塑应用(其中部件不涂漆且均匀的表面外观是重要的)中是特别有利的。此外，本专利技术的施胶组合物在聚酯和乙烯基酯树脂中具有极好的润湿特性，这允许配混工增加填料加入量。该施胶组合物也有利地具有优异的机械性能，增强的模具流动性，降低的绒毛和静电性以及优异的运行性能和切断性。因此，本专利技术的目的是提供一种用于在增强应用中使用的纤维的高溶解性施胶组合物，该组合物可以容易地制造和施于纤维，产生具有改进的表面外观的复合材料且不利用有机溶剂或金属卤化物盐。本专利技术的详细描述和优选实施方案与现有的低溶解性和高溶解性施胶组合物相比，本专利技术的高溶解性施胶组合物提供了许多优点。本专利技术的施胶组合物高度可溶，但溶解缓慢，这允许纤维单纱被基体树脂良好地湿透，这将在下文更详细解释。该高溶解性施胶组合物还提高纤维与待增强基体树脂的相容性。用本专利技术的施胶纤维增强的复合制品具有改进的均匀、光滑表面，这对低着色片状模塑料如白色料或未着色(透明)料特别有利。高溶解性施胶剂的使用消除或降低了将昂贵颜料加入制品中以隐藏纤维网络和制品的不均匀色彩的需要。此外，该施胶组合物在环境上是安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理可用于增强聚合材料的玻璃纤维的施胶组合物，它包含：（ａ）包含由不交联的饱和聚酯形成的聚酯基热塑性聚氨酯的第一成膜剂；（ｂ）包含（ｉ）乙酸乙烯酯／甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或（ｉｉ）乙酸乙烯酯／甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和 乙酸乙烯酯均聚物的混合物的第二成膜剂；（ｃ）硅烷偶联剂；和（ｄ）水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WH比雷特，
申请(专利权)人：欧文斯康宁合成物有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]