[发明专利]一种玻璃纤维浸润剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维浸润剂的制备方法，属于玻璃纤维处理技术领域。

背景技术

浸润剂是玻璃纤维生产中必不可少的表面处理材料，玻璃纤维质量的好与差、品种种类的多少在很大程度上取决于浸润剂，如果没有好的浸润剂作保障，就无法生产出高质量、多品种的玻璃纤维。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。

玻璃纤维用浸润剂分为二大类：纺织型浸润剂和增强型浸润剂。前者是考虑拉丝和纺织过程的需要；而后者则着重考虑用作玻璃钢的增强材料，从界面角度提高玻璃钢的各种性能。由于热固性树脂大多为油溶性的，而作为浸润剂必须是水溶性或水的乳状液，要使热固性树脂形成稳定的水乳状液，一般都将热固性树脂如环氧树脂或不饱和聚酯树脂与含有亲水基团的物质反应，如聚乙二醇等，使树脂主链上接上亲水基团，易溶于水。这种水溶性热固性树脂乳化容易，提高了树脂对玻璃纤维的浸润性，一定程度上满足了纤维纺织工业的需要，但缺点是树脂的折光率改变了；由于水溶性树脂上亲水基团的影响，成型的玻璃钢耐水性差，并且界面组成不够理想，玻璃钢的力学性能较低，尤其是透明玻璃钢的耐水性、耐候性更差，使用寿命短，不能推广使用。耐摩擦、耐曲挠性能就不能满足它的后加工工艺要求，影响它的制品性能。因此，亟待寻找一种不易影响玻璃纤维耐水性和耐磨性能的浸润剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统的浸润剂中亲水基团的影响，耐水性能差，降低了玻璃纤维的耐水性，且耐磨性差的问题，提供了一种耐水型玻璃纤维浸润剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取15～20g甲苯二异氰酸酯和100～200mL甲基异丁基酮混合后，再加入8～12g三羟甲基丙烷，在60～70℃保温反应2～3h后，再加入20～30mL乙二醇乙醚，并升温至80～90℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后，将产物旋蒸浓缩，得到浓缩液；

（2）取40～50g正硅酸乙酯和200～300mL质量分数为75%乙醇溶液混合后，在40～50℃保温搅拌反应2～3h，反应结束后过滤，得到滤渣，将滤渣水洗后再与100～200mL水、8～12g硅烷偶联剂KH-570混合后超声分散10～20min，得到分散液；

（3）取600～700g蒙脱石经粉碎、过筛，得到过筛物，取300～400g过筛物、120～150g植物胶、800～1000mL水混合后，得到混合物，将混合物和浓度为10⁵cfu/mL枯草芽孢杆菌菌悬液，在30～40℃密封发酵3～5天，发酵结束后，将发酵产物高温灭菌、离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用水洗涤，得到改性蒙脱石；

（4）按重量份数计，取20～35份水性聚氨酯F0401、1～3份丙二醇丁醚、10～15份固含量为49%丙烯酸乳液、1～3份十二烷基苯磺酸钠、3～5份偶联剂、3～5份浓缩液、5～8份分散液、1～3份改性蒙脱石和180～200份水混合后，在50～60℃保温搅拌反应40～50min，得到玻璃纤维浸润剂。

步骤（2）中所述的正硅酸乙酯和质量分数为75%乙醇溶液混合时还可以加入100～120mL质量分数为15%氨水。

步骤（3）中所述的植物胶为阿拉伯树胶、瓜尔胶和田菁胶中的一种或几种。

步骤（3）中所述的混合物与浓度为10⁵cfu/mL枯草芽孢杆菌菌悬液的质量比为10:1。

步骤（4）中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、锆酸酯偶联剂ZR-801、硅烷偶联剂DL-602。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明首先以甲基二异氰酸酯和三羟基丙烷为原料进行反应得到多异氰酸酯预聚物，再以乙二醇乙醚为封端剂反应得到聚合物，聚合物中含有的异氰酸酯基团在成膜固化过程中，可与树脂的吸水性基团反应形成交联，减少树脂的吸水基团，进而提高浸润剂的耐水性；

（2）本发明以正硅酸乙酯为原料制备得到二氧化硅，并用硅烷偶联剂对二氧化硅进行改性，二氧化硅的加入可提高浸润剂的耐摩擦性，再将具有紫外屏蔽作用和耐摩擦的蒙脱石用树胶进行改性，可提高蒙脱石与树脂的相容性，并且可提高浸润剂的耐候性和耐摩擦性。