[发明专利]一种玻纤粗纱用成膜剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃纤维技术领域，更具体地说，涉及一种玻纤粗纱用成膜剂及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维浸润剂是用于玻璃纤维表面涂覆的一种表面处理剂，对玻璃纤维的制造至关重要，决定了纤维的作业性能和纤维在复合材料中的表现。浸润剂是由成膜剂、偶联剂和抗静电剂等混合形成多组分水溶液或乳液，能有效润滑玻璃纤维表面，使玻璃纤维光滑、柔软、耐磨，并赋予后期复合材料卓越的性能。浸润剂的作用主要表现在以下几个方面：润滑保护作用、粘结集束作用、防止玻璃纤维表面静电荷的积累以及使玻璃纤维获得与基材良好的相容性等。在浸润剂的作用下，玻纤制品具有理想的物理性能、力学性能、化学性能、电学性能以及耐老化性能等应用性能。

成膜剂是玻纤浸润剂中最重要的组分，可以在玻纤表面形成一种具有一定柔软性、延伸性和耐摩擦性等性能的连续均匀的薄膜，对及玻纤后期的使用性能有极其重要的作用。由于环氧树脂与目前常用的复合材料树脂基体之间存在良好的粘接性，从而环氧树脂成膜剂在成膜剂体系中占有很大的比例。

随着社会的进步和人们环保意识的增强，环氧树脂的水性化已成为当今高分子领域的研究热点之一。水性环氧树脂成膜剂的制备方法主要包括机械法、相反转法和化学改性法三种，其中化学改性法是目前较为常用的水性环氧树脂成膜剂的制备方法。现有技术中报道了一种采用化学改性法制备水性环氧树脂成膜剂的制备方法，步骤包括：(1)将环氧当量为500～700的环氧树脂在100～110℃溶解于润滑剂中，得到环氧树脂溶液；(2)在70℃～80℃，向环氧树脂溶液中加入活性胺，然后升温至120℃～130℃；(3)在100～110℃下加入冰醋酸进行反应，得到季铵盐改性环氧树脂溶液，加水混合均匀后得到环氧树脂成膜剂。

但是，上述报道的制备方法的制备温度较高，导致得到的水性环氧树脂成膜剂的颜色较深从而影响使用该成膜剂的玻璃纤维的外观。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种玻纤粗纱用成膜剂及其制备方法，该方法制备的水性环氧树脂成膜剂的颜色浅，使用水性环氧树脂成膜剂的玻璃纤维具有良好的外观和拉力强度。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种玻纤粗纱用成膜剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)将分子量为200～400的聚乙二醇与双酚A型环氧树脂混合，加热搅拌，得到环氧树脂溶液，所述双酚A型环氧树脂与所述聚乙二醇的质量比为(2.33～19)∶1；

步骤b)在65～75℃下向所述环氧树脂溶液中加入仲胺，反应后得到混合溶液，反应温度为75～85℃，所述双酚A型环氧树脂与仲胺的质量比为(1.8～3.6)∶1；

步骤c)将所述混合溶液降温至55～65℃，加入冰醋酸，反应后加水搅拌，得到玻纤粗纱用成膜剂。

优选的，所述步骤a)的加热时间为30～60min。

优选的，所述仲胺的加入时间为30～60min。

优选的，得到混合溶液的反应温度为75～85℃，反应时间为30～90min。

优选的，得到玻纤粗纱用成膜剂的反应温度为70～75℃，反应时间为30～40min。

优选的，所述冰醋酸与所述仲胺的摩尔比为(1～1.3)∶1。

优选的，得到玻纤粗纱用成膜剂的搅拌时间为60～120min，搅拌温度为68～75℃。

优选的，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为150～350。

相应的，本发明还提供一种上述技术方案制备的玻纤粗纱用成膜剂。

优选的，粒径为20～40nm。

本发明提供一种玻纤粗纱用成膜剂的制备方法，首先将分子量为200～400的聚乙二醇与双酚A型环氧树脂混合形成环氧树脂溶液，聚乙二醇作为溶剂起到稀释分散的作用；向所述环氧树脂溶液中加入仲胺后，仲胺上的活泼氢与部分环氧基反应生成叔胺，由于叔胺是羟基与环氧基反应的催化剂，聚乙二醇链端的羟基与环氧基在得到的叔胺的催化作用下反应生成交联结构，从而本发明利用了聚乙二醇改善得到的成膜剂的润滑性能，另一方面，本发明利用仲胺上活泼氢与环氧基的反应引入亲水基团，使制备的成膜剂具备亲水特性。与现有技术相比，本发明降低了环氧树脂与仲胺的反应温度以及冰醋酸的加入温度等条件，各原料之间充分反应的同时使制备的水性环氧树脂成膜剂的颜色浅，保证了使用水性环氧树脂成膜剂的玻璃纤维具有良好的外观。实验结果表明，本发明制备的玻纤粗纱用成膜剂的颜色较浅，使用水性环氧树脂成膜剂的玻璃纤维的拉力强度较好，织布毛纱较少。

具体实施方式