[发明专利]一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂。

(二)背景技术

采用玻璃纤维增强的热塑性复合材料具有较低的密度、低廉的价格以及可循环使用等优点，正在替代工程塑料与金属广泛应用在工业建设、汽车工业、家用电器、电子、建筑工程、航空航天，以及运动休闲等领域。随着运用领域的不断扩张，对热塑性复合材料的要求也越来越高，所以一直以来，研究全新的材料、生产工艺及加工过程，提高增强材料与基体树脂界面结合等非常重要。

在玻璃纤维增强热塑性复合材料的发展历程中，经历了从基于双螺杆挤出、注塑成型等剪切分散工艺的短玻璃纤维增强热塑性复合材料(SFT)，到基于熔融浸渍、注塑等成型工艺的长玻璃纤维增强热塑性复合材料(LFT)；再到类似于玻璃纤维增强热固性树脂所采用的玻璃纤维浸渍树脂后，采用拉挤、缠绕等完全保留玻璃纤维残留长度的连续玻璃纤维增强热塑性复合材料(CFRT)。近年来，采用CFRT工艺制备的连续纤维增强热塑性复合材料发展迅猛，但该工艺在成型和使用过程中存在一些缺点：其一，CFRT复合材料生产成型过程中，其中的热塑性树脂受热熔融后，熔体粘度较大，树脂和玻璃纤维的浸渍比较困难，需要较长的时间及特殊的工艺才能有效地复合成型；其二，CFRT片材是一种热塑性预浸料，其后道复合成型比较复杂，特别对于多角度的复合成型，目前难以实现。而新型的热塑性GF/PP(玻璃纤维/聚丙烯)复合纤维可以克服CFRT工艺在成型和使用过程中的上述缺点，近年来在连续纤维增强热塑性复合材料领域发展迅猛。

新型热塑性GF/PP(玻璃纤维/聚丙烯)复合纤维织物是由连续的玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维复合而成，并采用复合而成的纤维制备成织物，织造过程中对纱线的要求极为苛刻，要求玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维在复合之后有一定的集束性，且要求毛羽少，出纱张力低，以及在后续成型过程中玻璃纤维与热塑性聚丙烯树脂具有良好的相容性和优异的最终制品机械性能。为此在采用玻璃成分不变的前提下，需要研制一种新型的浸润剂：既要满足其在织布过程中的顺畅性和优异的毛羽性能，又要和复合纤维中的PP树脂具有优良的相容性，提高界面结合效果，使制品最终的机械性能更加优异，同时直接纱端面颜色不会发黄。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂，它使玻璃纤维和热塑性聚丙烯纤维在复合之后有良好的集束性，在织布过程中具有较好的顺畅性，较低的毛羽量以及出纱张力，在结合过程中复合纤维中的玻璃纤维和热塑性聚丙烯树脂具有良好的相容性，提高界面结合效果，使最终制品的机械性能更加优异，同时直接纱端面颜色不会变黄。

一种纺织用GF/PP复合纤维直接纱的浸润剂，由偶联剂、成膜剂、润滑剂、抗静电剂、消泡剂、抗氧剂和去离子水配制而成，各组份的含量以其质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下，其中以分散体系形式加入的组分的质量用量以其固体质量计：

所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的成膜剂为聚丙烯蜡乳液和聚醚类聚氨酯乳液的混合物，且所述的聚醚类聚氨酯乳液的用量小于所述的聚丙烯蜡乳液的用量，其中两者的用量均以其固体质量计；所述的润滑剂为脂肪酸类非离子表面活性剂和/或离子型表面活性剂；所述消泡剂采用水溶性的有机硅烷消泡剂；所述的抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或无机盐类抗氧剂。

本发明中，所述的成膜剂是聚丙烯蜡乳液和聚醚类聚氨酯乳液的混合物，其中，聚丙烯蜡乳液中聚丙烯蜡的分子量范围是5000～80000，其能使玻璃纤维与聚丙烯树脂有良好的相容性，同时使最终制品具有优异的机械性能。聚醚类聚氨酯乳液中聚醚类聚氨酯的分子量范围是10000～70000，能赋予产品良好的集束性，在织布过程中具有较好的顺畅性，较低的毛羽量以及出纱张力。本发明中成膜剂总含量为10-30％，优选为15-25％，更优选为20-25％。聚丙烯蜡乳液与聚醚类聚氨酯乳液的用量比以各自所含的固体质量之比表示优选为5～30:1，更优选为10～15:1。

本发明中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，具体采用甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，从而增强玻璃纤维与树脂之间粘合强度，提高复合材料性能，还可以在拉丝过程中保护纤维。因此，合适的偶联剂选择和用量能确保GF/PP复合纤维最终制品具有更好的机械性能。本发明中硅烷偶联剂的含量为0.2～2.0％，优选为0.3～1.2％，更优选为0.6～0.8％。