[发明专利]可用于非纤维素类纤维上胶剂、涂层剂或粘结组合物的组合物以及含有该组合物的复合材料

说明书

相关申请数据

本申请要求享有于2010年2月26日提交的U.S.申请序号12/713,791的权益，其要求享有于2009年2月27日提交的U.S.临时申请序号61/156,231的权益，二者的全部内容在此通过参考引入。

发明领域

本发明涉及用于非纤维素类纤维上胶剂、表面涂层剂或粘结剂组合物的增韧成膜剂。本发明尤其涉及用于玻璃纤维上胶组合物的水性增韧成膜剂以及含有它的纤维增强复合材料。

发明背景

非纤维素类纤维可用于各种技术。例如，将玻璃纤维用作在聚合物基体中的增强物以形成玻璃纤维增强塑料或复合材料。玻璃纤维已经用于形成连续的或切碎的长丝、绞合线、粗纱、织造织物、非织造织物、网状物和稀松织物以增强聚合物。

通常将玻璃纤维用作在聚合物基体中的增强物以形成玻璃纤维增强塑料或复合材料，因为由于它们不会应变化的环境条件而收缩或拉伸从而提供尺寸稳定性。此外，玻璃纤维具有高拉伸强度、耐热性、防潮性和高导热率。

一般地，玻璃纤维通过来自漏板或漏孔的拉细熔融玻璃材料的料流而形成。在纤维从漏板抽出之后，一般将包含成膜聚合物、偶联剂和润滑剂的含水上胶组合物施加到纤维以保护纤维在后续加工中不断裂以及改善纤维与其要增强的本体基体树脂之间的相容性。在施加了上胶组合物之后，可将上胶的纤维聚集成单独的绞合线并缠绕以生产玻璃纤维捆装(package)。然后可将玻璃纤维捆装加热以除去水并将上胶剂沉积作为残余物轻涂于玻璃纤维表面。

本发明的增韧成膜剂可与不同于玻璃的纤维一起使用。这样的纤维的实例是碳、石墨、玄武岩、硼、聚酰胺等。在制备和使用玻璃纤维组合物的领域采用具有改善的上胶的玻璃纤维将是合乎需要的。

发明概述

在一个方面，本发明是适用于纤维上胶剂、表面涂层剂或粘结剂组合物的增韧成膜剂，其中增韧成膜剂包括成膜聚合物和增韧剂的组合，其中将所述组合分散在水中。该增韧剂可以是核壳聚合物、橡胶、热塑性材料、纳米材料、纳米纤维，包括其任何组合或子集。成膜聚合物可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚丙烯树脂，包括其任何组合或子集。

在另一方面，本发明是包含增韧成膜剂的上胶剂，其包括成膜聚合物和增韧剂的组合，其中将所述组合分散在水中。该增韧剂可以是核壳聚合物、橡胶、热塑性材料、纳米材料、纳米纤维，包括其任何组合或子集。成膜聚合物可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚丙烯树脂，包括其任何组合或子集。

在另一方面，本发明是包含增韧成膜剂的表面涂层剂，其包括成膜聚合物和增韧剂的组合，其中将所述组合分散在水中。该增韧剂可以是核壳聚合物、橡胶、热塑性材料、纳米材料、纳米纤维，包括其任何组合或子集。成膜聚合物可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚丙烯树脂，包括其任何组合或子集。

在另一方面，本发明是包含增韧成膜剂的粘结剂组合物，其包括成膜聚合物和增韧剂的组合，其中将所述组合分散在水中。该增韧剂可以是核壳聚合物、橡胶、热塑性材料、纳米材料、纳米纤维，包括其任何组合或子集。成膜聚合物可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧聚酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚丙烯树脂，包括其任何组合或子集。

在另一方面，本发明是包含非纤维素类纤维和本体树脂基体的纤维增强树脂复合材料，其中如上所述增韧成膜剂存在于非纤维素类纤维和本体树脂基体之间的界面。

优选具体实施方案说明

除非另有明确说明，在本文所用的所有科技术语具有与发明所属领域中普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管可将与本文所述的那些类似或等同的任何方法和材料用于实施或试验本发明，优选的方法和材料描述在本文。应当注意措辞“上胶(size)”和“上胶剂(sizing)”指的是纤维的处理而不指尺寸。本文所用的术语“表面涂层剂”指的是施加到在上胶剂已经除去之后由上胶的非纤维素类纤维织造的基材表面的涂层剂。表面涂层剂由此改善了该布与该布所用于增强的本体树脂基体体系之间的相容性。如本文所用的术语“粘结剂组合物”指的是施加到织造或非织造纤维质基材以赋予希望的性质如粘着性和刚性的组合物。例如，就非织造基材而言，一般使用粘结剂将纤维保持在希望的取向以及赋予刚性和其它性能属性。还将粘结剂组合物用于改善这样的织造和非织造纤维基材用作增强物时与本体树脂基体体系的相容性。