一种FRP加强芯用直接纱浸润剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种FRP加强芯用直接纱浸润剂，浸润剂中的非水部分的总质量占浸润剂总质量的4～10％，浸润剂中的水占浸润剂总质量的90～96％，浸润剂中非水部分各组分的质量占浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：偶联剂为8～18％、润滑剂为5～14％、成膜剂为60～84％、pH值调节剂为3～8％。其中，成膜剂由第一成膜剂和第二成膜剂组成，第一成膜剂选用环氧改性聚酯乳液，第二成膜剂选用双酚F型环氧树脂乳液，第一成膜剂与第二成膜剂的质量比为1:1.8～1:2。采用本发明专利技术浸润剂生产的玻璃纤维直接纱，不但与乙烯基树脂相容性好、浸透好，并且能使制品的机械性能高、热态抗弯性能好、满足标准的要求。

A direct yarn sizing agent for FRP reinforcing core and its preparation method and Application

The invention provides a direct yarn sizing agent for FRP reinforcing core. The total mass of the non-aqueous part of the sizing agent is 4-10% of the total mass of the sizing agent, the water in the sizing agent is 90-96% of the total mass of the sizing agent, and the percentage of the mass of the non-aqueous part of the sizing agent to the total mass of the non-aqueous part of the sizing agent is as follows: coupling agent is 8-18%, lubricant is 5-14%, film forming agent is 5-14%. It is 60-84% and pH regulator is 3-8%. Among them, the film-forming agent is composed of the first film forming agent and the second film forming agent. The first film forming agent selects epoxy modified polyester emulsion, and the second film forming agent selects bisphenol F epoxy resin emulsion, and the mass ratio of the first film forming agent to the second film forming agent is 1:1.8 to 1:2. The glass fiber direct yarn produced by the sizing agent of the invention not only has good compatibility with vinyl resin and good immersion, but also has high mechanical properties, good thermal bending resistance and meets the requirements of the standard.

【技术实现步骤摘要】
一种FRP加强芯用直接纱浸润剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及玻璃纤维增强热固性树脂
，特别涉及一种FRP加强芯用直接纱浸润剂及其制备方法和应用。
技术介绍
FRP加强芯作为非金属光缆的一种结构加强元件，被光缆行业广泛接受使用，它是国内外光缆行业普遍认同的价格和性能具佳的非金属承力芯。FRP加强芯主要是以玻璃纤维增强乙烯基树脂通过拉挤成型工艺制成。与金属芯相比，FRP加强芯有拉伸强度高、重量轻、耐腐蚀、使用寿命长、不影响光纤的传播性能、对电击不敏感等诸多优势，因此，FRP加强芯已逐渐取代了钢丝成为新型的光缆加强芯。由于光缆必须同时满足高温、多雷电、多雨等不同复杂气候环境地区的使用，因此FRP加强芯需具有优异的抗拉伸性能及抗热弯性能，同时生产FRP加强芯的玻璃纤维还要具有低毛羽的特性，以满足一系列光缆行业标准测试和FRP加强芯工业化生产的要求。一般性能要求如下(采用乙烯基树脂，玻璃纤维含量为80％，以600tex为例)：性能指标：性能项目单位技术指标试验方法毛羽mg/kg≤30/拉伸强度MPa≧1200YDT1181[1].1-2002弯曲强度MPa≧1500YDT1181[1].1-2002热态抗弯小时≧120YDT1181[1].1-2002因此，为满足FRP加强芯用直接纱的性能要求，需研制一种新型的浸润剂：要能和目标树脂具备优良的相容性，提高界面结合的效果，以满足高机械性能、热态抗弯性能和低毛羽性能的指标要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种FRP加强芯用直接纱浸润剂，采用该浸润剂生产的直接纱，不但与乙烯基树脂相容性好、浸透好，并且能使制品的机械性能高、热态抗弯性能好、满足标准的要求。根据本专利技术的一个方面，提供一种FRP加强芯用直接纱浸润剂，浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、pH值调节剂和水；其中，浸润剂非水部分的总质量占浸润剂总质量的4～10％，浸润剂中的水占浸润剂总质量的90～96％，浸润剂中非水部分各组分的质量占浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：其中，成膜剂由第一成膜剂和第二成膜剂组成，第一成膜剂选用环氧改性聚酯乳液，第二成膜剂选用双酚F型环氧树脂乳液，第一成膜剂与第二成膜剂的质量比为1:1.8～1:2。可选择地，浸润剂中非水部分各组分的质量占浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：第一成膜剂与第二成膜剂的质量比为1:1.81～1:1.97。可选择地，第一成膜剂的分子量为1200～2000，分散相平均粒径为0.1～1.0微米，第二成膜剂的分子量为400～1200，分散相平均粒径为0.2～1.2微米。可选择地，偶联剂为带乙烯基类的硅烷基偶联剂。可选择地，偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种，进一步优选的，偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。可选择地，润滑剂为阳离子型润滑剂中的一种或多种，pH值调节剂为酸。可选择地，润滑剂为脂肪酸酯、脂肪酸酰胺类、高级烷烃胺盐、改性矿物油中的一种或多种；pH值调节剂为有机酸。可选择地，浸润剂中非水部分各组分的质量占浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种FRP加强芯用直接纱浸润剂的制备方法，包括如下步骤：1S：按重量百分比准备偶联剂、润滑剂、成膜剂以及pH值调节剂；2S：准备偶联剂质量的40～50倍的水，将准备好的pH值调节剂分散至水中至水溶液的pH值为4～5，搅拌水溶液3～5分钟，将准备好的偶联剂分散至水溶液中，搅拌30～40分钟得到偶联剂分散液；3S：以于润滑剂5～10倍量的水溶解准备好的润滑剂，得到润滑剂稀释液，将润滑剂稀释液加入到步骤2S中配制得到的偶联剂分散液中，其中，配制润滑剂稀释液水温度为40～50摄氏度；4S：以于成膜剂1.5～2倍量的水溶解准备好的成膜剂，得到成膜剂稀释液，将成膜剂稀释液加入至步骤3S中的偶联剂分散液中形成浸润剂溶液；5S：向步骤4S中的浸润剂溶液中再次加入pH值调节剂进行搅拌，使得PH值为3～7，即得到FRP加强芯用直接纱浸润剂。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供一种FRP加强芯用直接纱浸润剂在无碱玻璃纤维直接纱增强FRP加强芯上的应用。本专利技术的浸润剂由偶联剂、润滑剂、成膜剂、pH值调节剂和去离子水制备而成，浸润剂的非水部分质量占浸润剂总质量的4～10％。偶联剂一般含有无机和有机两种基团，无机基团水解成硅醇基团与玻璃表面的羟基发生反应，而偶联剂的有机基团与被增强的树脂基团发生反应，通过化学键结合改善了复合材料中高聚物和无机填料之间的粘接性，使其性能大大改善，因此偶联剂起到与玻璃纤维和基体树脂间的偶联作用，是影响玻璃纤维强度以及玻璃钢制品强度的关键；因此，偶联剂的选择是本专利技术的重点之一。本专利技术使用的偶联剂为带乙烯基的硅烷偶联剂，原因是偶联剂中的不饱和双键和乙烯基树脂中末端的不饱和键和主链上的羟基在引发剂和促进剂的作用下能够发生化学反应，增强无机填料与乙烯基树脂的相容性，从而提高复合材料抗拉强度和抗弯强度等力学性能。其中，本专利技术适用的偶联剂可采用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂；优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。本专利技术中偶联剂的含量8～18％，优选9～17％，进一步优选10～16％。本专利技术使用的润滑剂可采用脂肪酸酯、脂肪酸酰胺类、高级烷烃胺盐、改性矿物油等阳离子型润滑剂；优选脂肪酸酰胺类润滑剂。润滑剂的使用主要为满足玻璃纤维在拉丝、后处理、使用过程的润滑效果，但过多的润滑剂会影响玻璃纤维纱的集束性，并且会影响最终玻璃钢制品的机械性能，故本专利技术中润滑剂的含量为5～14％，优选6～13％，进一步优选7～12.5％。成膜剂作为浸润剂的主要成分起到保护纤维的作用，满足纤维的连续生产，并且对玻璃纤维最终制品的机械强度和热态抗弯性能起着决定性的影响。因此，成膜剂的选择是本专利技术的另一个重点。本专利技术使用的成膜剂为第一成膜剂、第二成膜剂的组合。本专利技术使用的第一成膜剂选用环氧改性聚酯乳液，分子量为1200～2000，优选为1400～1800，分散相平均粒径0.1～1.0μm；第二成膜剂选用双酚F型环氧树脂乳液，分子量为400～1000，优选为600～800，分散相平均粒径0.2～1.2μm。本专利技术采用不同分子量、不同类型的成膜剂搭配使用，主要是考虑与目标树脂的相容性，从而提高玻璃钢制品的机械强度与热态抗弯性能，同时还要兼顾玻璃纤维纱的集束性，满足玻璃纤维生产时的可行性和使用时的过度顺畅性，避免毛羽、毛丝等情况产生。其中，环氧改性聚酯乳液中的不饱和键可增加反应活性，提高玻璃纤维与乙烯基树脂的相容性和粘接力，同时环氧基的存在又确保了热稳定性；而双酚F型环氧树脂乳液具有良好的耐热性和机械性能。两种不同类型的成膜剂搭配使用，可显著提高玻璃钢制品的力学性能和热态抗弯性能。同时选用分子量相对较小的双酚F型环氧树脂乳液，对应的玻璃纤维纱线柔软，浸透速度快，但集束性相对要差；而使用分子量相对较大的环氧改性聚酯乳液，对应的玻璃纤维集束性好，但纱线偏硬、浸透速度偏慢。两者搭配使用，就可以使玻纤同时满足集束性好，纱线软硬适中，浸透好，与目标树脂又有良好的相容性和界面结合性。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、pH值调节剂和水；其中，所述浸润剂非水部分的总质量占所述浸润剂总质量的4～10％，所述浸润剂中的水占所述浸润剂总质量的90～96％，所述浸润剂中非水部分各组分的质量占所述浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：

【技术特征摘要】
1.一种FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述浸润剂包含偶联剂、润滑剂、成膜剂、pH值调节剂和水；其中，所述浸润剂非水部分的总质量占所述浸润剂总质量的4～10％，所述浸润剂中的水占所述浸润剂总质量的90～96％，所述浸润剂中非水部分各组分的质量占所述浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：其中，所述成膜剂由第一成膜剂和第二成膜剂组成，所述第一成膜剂选用环氧改性聚酯乳液，所述第二成膜剂选用双酚F型环氧树脂乳液，所述第一成膜剂与所述第二成膜剂的质量比为1:1.8～1:2。2.如权利要求1所述的FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述浸润剂中非水部分各组分的质量占所述浸润剂非水部分的总质量的百分比表示如下：所述第一成膜剂与所述第二成膜剂的质量比为1:1.81～1:1.97。3.如权利要求1所述的FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述第一成膜剂的分子量为1200～2000，分散相平均粒径为0.1～1.0微米，所述第二成膜剂的分子量为400～1200，分散相平均粒径为0.2～1.2微米。4.如权利要求1～3中任一项所述的FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述偶联剂为带乙烯基类的硅烷基偶联剂。5.如权利要求4所述的FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征在于，所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种。6.如权利要求1～3中任一项所述的FRP加强芯用直接纱浸润剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志坚，宋长久，费其锋，章建忠，李明，钟洪强，鲁亚辉，
申请(专利权)人：巨石集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33