改性玻璃纤维缠绕丝及其制备的增强复合材料制造技术

本发明专利技术公开一种改性玻璃纤维缠绕丝及其制备的增强复合材料，涉及玻纤增强材料技术领域。本发明专利技术用于解决不能通过连续化处理方式来提高玻璃纤维缠绕丝的隔热、抗压性能，并利用该玻璃纤维缠绕丝与热塑性树脂、助剂挤出注塑得到强度优良且隔热、耐腐蚀的复合材料的技术问题。本发明专利技术改性玻璃纤维缠绕丝通过化学键接枝改善玻璃纤维纱的分散性和界面结合力；化学改性剂改变玻璃纤维纱的表面结构，在其表面形成粗糙的表层结构，热定型时热压充分除湿并提高拉伸性能。增强复合材料将防潮保温中层料、增强耐热外层料依次包覆于增强绝缘内层的外围，经牵引缠绕得到强度优良且隔热、耐腐蚀的增强复合材料成品。增强复合材料成品。

【技术实现步骤摘要】
改性玻璃纤维缠绕丝及其制备的增强复合材料


[0001]本专利技术涉及玻纤增强材料
，具体涉及改性玻璃纤维缠绕丝及其制备的增强复合材料。

技术介绍

[0002]挤出注塑用热塑性玻璃纤维缠绕丝是一种理想的热塑性塑料增强材料，经涂覆专用硅烷基浸润剂，产品具有良好的加工性能和分散性，适用于挤出注塑工艺，用于增强PA、PP、PBT/PET、ABS、AS等树脂，可赋予复合材料优异的物理机械性能。
[0003]现有技术中利用玻璃纤维制备增强复合材料的报道很多，公告号CN102911437B的专利技术专利公开了一种皮芯结构的玻纤增强树脂复合材料，由连续玻璃纤维丝束、聚丙烯树脂和聚乙烯树脂复合而成，连续玻璃纤维丝束均匀地分散在聚丙烯树脂内并被聚丙烯树脂包覆，聚乙烯树脂包覆在聚丙烯树脂外；连续玻璃纤维丝束由无碱无捻玻璃纤维缠绕纱经偶联剂处理形成；其制造方法是将经过偶联剂处理过的无碱无捻玻璃纤维缠绕纱通过十字形挤出机头被熔融聚丙烯树脂包覆，经冷却、牵引至下一个十字形挤出机头被熔融聚乙烯树脂包覆，再经冷却、牵引、缠绕成卷。但是研究发现不能通过连续化处理方式来提高玻璃纤维缠绕丝的隔热、抗压性能，并利用该玻璃纤维缠绕丝与热塑性树脂挤出注塑得到强度优良且隔热、耐腐蚀的复合材料。
[0004]针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性玻璃纤维缠绕丝及其制备的增强复合材料，用于解决现有技术中不能通过连续化处理方式来提高玻璃纤维缠绕丝的隔热、抗压性能，并利用该玻璃纤维缠绕丝与热塑性树脂挤出注塑得到强度优良且隔热、耐腐蚀的复合材料的技术问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供了一种改性玻璃纤维缠绕丝，由玻璃纤维纱经过清洗、烘干、浸润剂浸润、化学改性剂改性、热定型、缠绕得到；清洗具体为依次使用去离子水、乙醇、丙酮清洗，烘干具体为95～110℃干燥25～50min；热定型具体为100～116℃下以5～10MPa压力热压3～8min；
[0008]所述浸润剂浸润的具体过程如下：按照重量份，将25～40份苯乙烯
‑
丙烯酸酯乳液、6～11份乙烯基三甲氧基硅烷、18～35份乙醇于45～60℃混合后超声振荡20～30min，再加入5～12份二氧化硅气凝胶粉、3～10份空心陶瓷微珠，以400～600rpm转速搅拌均匀得到浸润剂，清洗、烘干后的玻璃纤维纱浸润于浸润剂内，35～50℃超声振荡1～2小时，取出沥干，85～100℃干燥固化30～50min得到浸润玻纤纱。
[0009]苯乙烯
‑
丙烯酸酯乳液与硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷、乙醇混合、超声振荡后，再与二氧化硅气凝胶粉、空心陶瓷微珠混合得到浸润剂；其中，苯乙烯
‑
丙烯酸酯乳液由
苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到，具有良好的附着力、耐水、耐油、耐热、耐老化性能，将乙烯基三甲氧基硅烷、二氧化硅气凝胶粉、空心陶瓷微珠附着后在乙醇中稳定分散，混合时不会产生过多粉尘而增加除尘成本；二氧化硅气凝胶粉具有良好的比表面积且质轻隔热，空心陶瓷微珠具有比面积小、抗压强度高、熔点高、热反射率高、化学稳定性良好、热传导系数和热收缩系数小的特点，搅拌分散后，乙烯基三甲氧基硅烷通过化学键接枝在玻璃纤维纱的表面，改善玻璃纤维纱的分散性和界面结合力，苯乙烯
‑
丙烯酸酯乳液将粘附在其上的二氧化硅气凝胶粉、空心陶瓷微珠分散于玻璃纤维纱的表面和内部孔道中，使得玻璃纤维纱密度降低，隔热性能、抗压强度、化学稳定性提高，便于后续化学改性剂的改性处理。
[0010]进一步的，所述玻璃纤维纱的单纤维直径为13～17μm，断裂强度≥0.3N/tex，含水率≤0.1％，可燃物含量≤0.25％；所述浸润剂的用量为玻璃纤维纱质量的3～5倍，超声振荡的频率为25～40KHz。
[0011]进一步的，所述化学改性剂改性的具体过程如下：按照重量份，将5～11份羟基化多壁碳纳米管、0.6～2.2份二硫化钼溶解于25～46份乙醇中，升温至35～45℃，超声振荡处理5～10min得到化学改性剂，将浸润玻纤纱置于化学改性剂内，45～60℃超声处理4～6小时，取出沥干，80～95℃干燥固化40～60min得到改性玻纤纱。
[0012]化学改性剂由羟基化多壁碳纳米管、二硫化钼、乙醇超声振荡得到，羟基化多壁碳纳米管为经过羟基化处理的多壁碳纳米管，由碳原子sp2杂化形成关闭或开放的蜂巢状原子排列，卷曲产生管状的碳结构，具有较大的长径比和比表面积、较低的电阻和很高的化学稳定性，同时可吸附适合其内径的分子，羟基化处理提高了其亲水性，羟基化多壁碳纳米管的独特结构及性质使其在二硫化钼的润滑作用下良好分散于乙醇中，与浸润玻纤纱的表面结合力强，在浸润玻纤纱的表面粘附形成粗糙的表层结构，得到的改性玻纤纱在熔融包覆前分散均匀，热定型、缠绕后发挥稳定的隔热、抗压性能。
[0013]进一步的，所述羟基化多壁碳纳米管的粒径为20～30nm，长度为10～30μm，羟基含量为0.85～1.65wt％；化学改性剂的用量为浸润玻纤纱质量的0.8～1.5倍，超声振荡的频率为25～40KHz。
[0014]本专利技术还提供了上述改性玻璃纤维缠绕丝制备的增强复合材料，包括由外到内依次设置的增强耐热外层、防潮保温中层和增强绝缘内层，增强绝缘内层的内部均匀分散有改性玻璃纤维缠绕丝；该增强复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0015]S1、挤出包覆：将改性玻璃纤维缠绕丝切断后预热至75～90℃；按照重量份，将32～55份PET树脂、15～36份PBT树脂、6～12份硬脂酸钙、0.2～0.8份4,4'
‑
二(苯基异丙基)二苯胺、6～13份切断后的改性玻璃纤维缠绕丝送入高速混合机，以1300～1800rpm转速混合3～8min，送入双螺杆挤出机，挤出得到包覆熔体；
[0016]S2、冷却牵引：将包覆熔体自然冷却至55～65℃后风冷至室温，得到增强绝缘内层，牵引至下一工序；
[0017]S3、熔融挤出：防潮保温中层料通过双螺杆挤出机在增强绝缘内层的外围熔融挤出得到防潮保温中层；增强耐热外层料通过双螺杆挤出机在防潮保温中层的外围熔融挤出得到增强耐热外层，自然冷却后得到增强复合材料半成品；
[0018]S4、牵引缠绕：将增强复合材料半成品牵引后缠绕于筒管的外围得到增强复合材
料成品。
[0019]本专利技术改性玻璃纤维缠绕丝制备的增强复合材料，制备方法包括挤出包覆、冷却牵引、熔融挤出和牵引缠绕，由于PET树脂在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，电绝缘性、抗蠕变性、耐疲劳性和耐摩擦性良好；PBT树脂与其他树脂共混可以获得良好的耐热、阻燃、电绝缘性能及良好的加工性能。增强绝缘内层以PET树脂、PBT树脂为基体，与润滑剂硬脂酸钙、抗氧化剂4,4'
‑
二(苯基异丙基)二苯胺、切断后的改性玻璃纤维缠绕丝混合后挤出，改性后的玻璃纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改性玻璃纤维缠绕丝，其特征在于，由玻璃纤维纱经过清洗、烘干、浸润剂浸润、化学改性剂改性、热定型、缠绕得到；清洗具体为依次使用去离子水、乙醇、丙酮清洗，烘干具体为95～110℃干燥25～50min；热定型具体为100～116℃下以5～10MPa压力热压3～8min；所述浸润剂浸润的具体过程如下：按照重量份，将25～40份苯乙烯
‑
丙烯酸酯乳液、6～11份乙烯基三甲氧基硅烷、18～35份乙醇于45～60℃混合后超声振荡20～30min，再加入5～12份二氧化硅气凝胶粉、3～10份空心陶瓷微珠，以400～600rpm转速搅拌均匀得到浸润剂，清洗、烘干后的玻璃纤维纱浸润于浸润剂内，35～50℃超声振荡1～2小时，取出沥干，85～100℃干燥固化30～50min得到浸润玻纤纱。2.根据权利要求1所述的改性玻璃纤维缠绕丝，其特征在于，所述玻璃纤维纱的单纤维直径为13～17μm，断裂强度≥0.3N/tex，含水率≤0.1％，可燃物含量≤0.25％；所述浸润剂的用量为玻璃纤维纱质量的3～5倍，超声振荡的频率为25～40KHz。3.根据权利要求1所述的改性玻璃纤维缠绕丝，其特征在于，所述化学改性剂改性的具体过程如下：按照重量份，将5～11份羟基化多壁碳纳米管、0.6～2.2份二硫化钼溶解于25～46份乙醇中，升温至35～45℃，超声振荡处理5～10min得到化学改性剂，将浸润玻纤纱置于化学改性剂内，45～60℃超声处理4～6小时，取出沥干，80～95℃干燥固化40～60min得到改性玻纤纱。4.根据权利要求3所述的改性玻璃纤维缠绕丝，其特征在于，所述羟基化多壁碳纳米管的粒径为20～30nm，长度为10～30μm，羟基含量为0.85～1.65wt％；化学改性剂的用量为浸润玻纤纱质量的0.8～1.5倍，超声振荡的频率为25～40KHz。5.改性玻璃纤维缠绕丝制备的增强复合材料，其特征在于，包括由外到内依次设置的增强耐热外层、防潮保温中层和增强绝缘内层，增强绝缘内层的内部均匀分散有改性玻璃纤维缠绕丝；该增强复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、挤出包...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克香，陈继银，范兴仕，张杨，代习文，
申请(专利权)人：五河县维佳复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：