[发明专利]一种水溶性马来酸酐改性PP乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粘结剂领域，涉及一种可用于纤维纺丝过程中的、水溶性的、可赋予纤维材料如玻璃纤维以粘结性、集束性的乳液，该乳液主要成分为马来酸酐改性PP，其主要作用是作为玻璃纤维生产加工过程中的主体粘结剂。以此为粘结剂处理后的连续玻璃纤维无捻粗纱，可以用来增强聚丙烯，得到长玻纤增强聚丙烯复合材料。

背景技术

玻璃纤维生产工艺中，从熔融状态的玻璃液，到玻璃纤维单丝，到玻璃纤维的原丝产品，必不可少需要使用浸润剂对玻璃纤维表面进行涂覆和包裹，以保护脆弱的玻璃纤维，赋予玻璃纤维柔顺性、集束性及玻璃纤维在其下游应用中和基体树脂的界面亲和效果、玻璃纤维在树脂中的分散效果、机械强度等等。根据玻璃纤维应用的不同，浸润剂配方中包括但不限于：偶联剂、粘结剂、润滑剂、抗静电剂、整理剂、柔顺剂等等。其中偶联剂主要提供界面结合的作用，可以促使玻璃纤维这一无机材料和基体树脂有机材料达到表面亲和效果；粘结剂一般为高分子树脂，有较强的粘结作用，是玻璃纤维单丝能够粘结成原丝，起到集束的作用，保证玻璃纤维在生产过程中不被折断；润滑剂、抗静电剂等一般为低分子有机化合物及其衍生物，主要作用是在玻璃纤维生产加工中起到辅助的作用以增加玻璃纤维的表面光滑效果、退解效果、切割效果、分散效果等等。上述构成浸润剂的各类材料，基本都要求在水中有良好的溶解性和分散性，才能配制成适合玻璃纤维生产拉丝过程时用到的浸润剂，因此所有物质可溶于水，有良好的水溶性，是必须的条件。

在某些应用中，我们希望玻璃纤维在和基体树脂结合的过程中，首先能够起到界面结合效果，然后希望粘结剂、润滑剂、抗静电剂等能够快速的溶解在基体树脂中，使得玻璃纤维能够和基体树脂以最大的表面积结合，而不是包裹着玻璃纤维，那样玻璃纤维无法再基体树脂中单丝化，达不到良好的表面结合效果，也起不到增强作用。一般来说，润滑剂、抗静电剂、柔顺剂等等是低分子有机化合物及其衍生物，在基体树脂中溶解性好、分散快，但是粘结剂属于高分子有机物，其数均分子量往往达到几十万，在基体树脂中溶解性差、分散效果差，对玻璃纤维增强基体树脂的界面结合效果来说是不利的。在连续玻璃纤维无捻粗纱增强聚丙烯一类的产品中，玻璃纤维浸润剂的配方体系是非常重要的。聚丙烯为非极性材料，和玻璃纤维的亲和度较低，需要有合适的界面材料对两者进行表面融合。传统的硅烷类偶联剂可以起到一定的效果，但是硅烷偶联剂在配方中的使用量有限且并不能对玻璃纤维起到集束的效果。因此需要一种能够有较高粘结力、水溶性好、且在玻璃纤维及聚丙烯表面能起到界面结合效果的粘结剂，为了达到预期的效果，该粘结剂应当至少具备三个条件：1、比较高的分子量；2、水溶性好；3、能够具有对玻璃和聚丙烯都亲和的官能团。

美国专利98806774中曾经提出过使用某些蜡类材料，利用其类似于聚丙烯的化学结构，和偶联剂混合，同时该蜡类材料具有较低的熔点，因此可以在30-60摄氏度下熔融，当温度为100摄氏度时，可以成为粘度为75-400厘泊的液体，利用其熔融状态，在没有水的介入情况下得到“无水型”的玻璃纤维浸润剂。该浸润剂处理后的连续玻璃纤维，可以进一步的成为无捻粗纱，用来作为增强材料，生产长玻纤增强PP类的产品。但是该类型的浸润剂，成本相对较高，浸润剂浪费量大，玻纤上有机物含量往往在7％左右，玻纤的生产成本也比较高，在生产玻纤增强聚丙烯改性材料时，如果产量不是很大，生产速度不是很快，则产品成本很高。且由于通常在使用了专利98806774的浸润剂后，得到的玻纤产品在增强PP时，生产速度往往很高，达到300米/分钟，尽管得到的改性材料已经被类似于聚丙烯结构的蜡乳涂覆，但是在实际注塑后，往往力学性能偏低，主要原因在于过快的生产速度下，聚丙烯对玻纤仅仅是一个包覆作用，并没有达到理想的界面融合效果，在注射过程中，较短的注射时间也不能让两者起到充分融合的效果。该发明虽然存在应用，但是乳液产品价格很高，导致玻纤产品价格提升，目前已经不占据市场主流。

此外，目前市场上还存在某种进口乳液产品，基于某种聚丙烯蜡改性获得，使用该乳液作为玻璃纤维浸润剂的主要成分，可以获得用来增强聚丙烯的玻璃纤维无捻粗纱，该无捻粗纱增强聚丙烯时，一般生产速度为30米/分钟，所得LFT材料具有较好的力学性能，但是存在几个问题：1、乳液依赖进口，储存期短，价格高；2、使用该乳液得到的玻纤产品，在改性生产中，生产速度较慢；3、玻纤改性后所得的LFT材料，力学性能仍存在提升空间。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于纤维表面处理的水溶性马来酸酐改性PP乳液的制备方法。