一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于玻璃纤维表面处理技术领域，具体涉及一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的玻璃纤维浸润剂，通过各组分之间的配合以及用量的调整，特别是选用不同类型的成膜剂搭配使用以及选用分子量不同的水性聚氨酯为主成膜剂，采用聚酰胺乳液作为辅助成膜剂，提升了浸润剂的耐高温性能，使其能够满足耐高温热塑性尼龙树脂复合材料的加工的温度要求，显著提高了玻璃纤维与基材树脂之间的相容性和结合能力。的相容性和结合能力。的相容性和结合能力。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于玻璃纤维表面处理
，具体涉及一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高性能玻璃纤维是指相对普通玻璃纤维而言，具有更高的力学性能、更强的耐腐蚀性能、更高的耐热温度、优良的介电和电绝缘性能等，其作为高性能复合材料的增强基材，主要用于航空、航天、兵器、核工业等国防领域。
[0003]玻璃纤维是一种极性很强的无机物，其主要成分为SiO2，而树脂是一种高分子聚合物，这两种材料是完全不相容的，玻璃纤维作为树脂的的增强材料时，与树脂的界面结合性能较差，因此，高性能玻璃纤维增强复合材料的关键技术之一是决定材料加工工艺和复合材料界面等性能的浸润剂技术。
[0004]浸润剂是一种玻璃纤维表面处理剂，玻璃纤维从漏板流出后通常需要用水性的浸润剂进行处理，赋予玻璃纤维良好的纺织加工性能及其复合材料优异的力学性能。不同的浸润剂所赋予玻璃纤维的性能不同，各种用于纺织、编织用的无捻粗纱必须具有良好的纺织使用性能以及与基材树脂之间具有良好的相容性才能满足各种不同的产品需求。因此开发适用于高性能玻璃纤维及其复合材料的浸润剂至关重要。
[0005]耐高温热塑性尼龙树脂复合材料加工方式一般为双螺杆挤出造粒后进行注塑，以最典型的PA6T为例，工业用PA6T熔点高达310
‑
320℃，常规成膜剂耐热性能无法达标，同时，因为PA6T颜色为白色，大部分复合材料产品对颜色也有所要求，若玻璃纤维浸润剂中存在大量耐温性不佳的组分，不但无法对基材树脂与纤维的结合起到促进与保护的作用，反而会由于产生残碳，影响树脂与玻璃纤维结合的性能与外观表现。另外，当玻璃纤维与基材树脂的性能都达到最佳状态时，复合材料的界面结合能力则决定着玻璃纤维与基材树脂之间的应力传递好坏，这种差异对复合材料的力学性能具有重要影响。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的玻璃纤维浸润剂的耐热性不能满足耐高温热塑性尼龙树脂复合材料加工的温度要求、玻璃纤维与基材树脂的界面结合能力有待进一步提高等缺陷，从而提供一种玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。
[0007]为此，本专利技术能够提供如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种玻璃纤维浸润剂，以有效含量计，包括如下质量百分含量的组分：
[0009]成膜剂3
‑
8％，润滑剂0.5
‑
1.5％，偶联剂0.5
‑
1.2％；
[0010]其中，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述成膜剂中包括数均分子量为400
‑
1500的低分子量水性聚氨酯2
‑
4％，数均分子量为2000
‑
4000的高分子量水性聚氨酯0.5
‑
2％；水性聚酰胺乳液0.5
‑
2％；
[0011]所述偶联剂为含苯环的硅烷偶联剂与含氨基和/或环氧官能团的硅烷偶联剂的混
合物。
[0012]可选的，所述水性聚酰胺乳液是以聚酰胺树脂为原料，通过乳化制备而成的水性乳液。
[0013]可选的，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述润滑剂包括非离子型润滑剂0.5
‑
1.2％；离子型润滑剂0.1
‑
0.3％。
[0014]可选的，所述非离子润滑剂为矿物油类润滑剂，酯类润滑剂，长链柔性含苯环类润滑剂，有机硅类润滑剂或酰胺类润滑剂中的至少一种；
[0015]和/或，所述离子型润滑剂为润滑剂6760L，润滑剂8760中的至少一种。
[0016]可选的，所述偶联剂为热分解温度在300℃以上的硅烷偶联剂；
[0017]可选的，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述偶联剂包括含苯环的硅烷偶联剂0.4
‑
0.8％，含氨基和/或环氧官能团的硅烷偶联剂0.1
‑
0.4％。
[0018]可选的，所述玻璃纤维浸润剂的总固含量为5
‑
6wt％；
[0019]和/或，所述玻璃纤维浸润剂的pH为5
‑
7。
[0020]可选的，采用pH调节剂调节玻璃纤维浸润剂的pH；
[0021]可选的，pH调节剂为有机酸；
[0022]可选的，有机酸为醋酸，甲酸，琥珀酸或柠檬酸中的至少一种。
[0023]可选的，所述玻璃纤维浸润剂中，余量为水。
[0024]本专利技术还提供一种上述的玻璃纤维浸润剂的制备方法，包括如下步骤：
[0025]S1，将偶联剂分散至水中，调节pH，得偶联剂溶液；
[0026]S2，将成膜剂、润滑剂混合，再与所述偶联剂溶液混合，调节pH，得到所述玻璃纤维浸润剂；
[0027]可选的，步骤S1中水的用量为偶联剂质量的4
‑
6倍；
[0028]可选的，步骤S1和S2中均调节pH至5
‑
7。
[0029]典型非限定性的，所述玻璃纤维浸润剂的制备方法的具体操作可以为：
[0030](1)在所述偶联剂中加入偶联剂用量5倍的水，再加入pH调节剂将pH调整至5
‑
7，充分混合至所述偶联剂分散均匀，得偶联剂溶液；
[0031](2)将成膜剂、润滑剂充分分散于水中，再与所述偶联剂溶液混合均匀，最后通过pH调节剂将混合液pH调节至5
‑
7，即得所述玻璃纤维浸润剂。
[0032]进一步优选的，所述玻璃纤维浸润剂的制备方法可以为：
[0033](1)向第一混合容器中加入所述偶联剂，加入偶联剂质量5倍的去离子水，搅拌并加入pH调节剂至水溶液pH为5
‑
7，持续搅拌至液体表面澄清，得到偶联剂溶液；
[0034](2)向第二混合容器中加入低分子量水性聚氨酯和高分子量水性聚氨酯，再加入聚氨酯乳液总用量5倍质量的去离子水，搅拌均匀；
[0035](3)将水性聚酰胺乳液用其8倍质量的去离子水充分稀释后加入到第二混合容器中，搅拌均匀；
[0036](4)将润滑剂用其10倍质量的去离子水充分稀释后加入到第二混合容器中，搅拌均匀；
[0037](5)将第一混合容器中的硅烷偶联剂溶液加入到第二混合容器中，搅拌均匀，添加剩余的去离子水，调节pH至5
‑
7，即得浸润剂成品。
[0038]本专利技术还提供一种上述的玻璃纤维浸润剂在制备热塑性耐高温复合材料中的应用。
[0039]可选的，热塑性耐高温复合材料为玻璃纤维与基材树脂的复合材料，
[0040]可选的，所述基材树脂为PA6树脂；
[0041]可选的，所述PA6树脂为PA6T树脂。
[0042]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0043]本专利技术提供的玻璃纤维浸润剂，通过各组分之间的配合以及用量的调整，特别是选用不同类型的成膜剂搭配使用特定的偶联剂，赋予玻璃纤维表面与基体树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维浸润剂，其特征在于，以有效含量计，包括如下质量百分含量的组分：成膜剂3
‑
8％，润滑剂0.5
‑
1.5％，偶联剂0.5
‑
1.2％；其中，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述成膜剂中包括数均分子量为400
‑
1500的低分子量水性聚氨酯2
‑
4％，数均分子量为2000
‑
4000的高分子量水性聚氨酯0.5
‑
2％；水性聚酰胺乳液0.5
‑
2％；所述偶联剂为含苯环的硅烷偶联剂与含氨基和/或环氧官能团的硅烷偶联剂的混合物。2.根据权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述润滑剂包括非离子型润滑剂0.5
‑
1.2％；离子型润滑剂0.1
‑
0.3％。3.根据权利要求2所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述非离子润滑剂为矿物油类润滑剂，酯类润滑剂，长链柔性含苯环类润滑剂，有机硅类润滑剂或酰胺类润滑剂中的至少一种；和/或，所述离子型润滑剂为润滑剂6760L，润滑剂8760中的至少一种。4.根据权利要求1所述的玻璃纤维浸润剂，其特征在于，所述偶联剂为热分解温度在300℃以上的硅烷偶联剂；可选的，以玻璃纤维浸润剂总质量计，所述偶联剂包括含苯环的硅烷偶联剂0.4

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇跃云，赵子豪，李佳，张焱，曹平，张旻川，张刚，张守玉，
申请(专利权)人：南京玻璃纤维研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：