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增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂及玻璃纤维

作者:哔哩哔哩 来源:www.cnjuncheng.net 发布于:2020-9-15 10:06:27
  本发明涉及玻璃纤维技术领域,尤其涉及一种增强PA66的连续 玻璃纤维用浸润剂及玻璃纤维。

  背景技术:

  玻璃纤维,是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点 是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆, 耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络 纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几个微米到二十几个微米, 相当于一根头发丝的1/20-1/5,每束纤维原丝都由数百根甚至上千 根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料 和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。

  玻璃纤维增强热塑性塑料当前的市场应用比较成熟,国内公司目 前使用连续纤维和短切纤维产品,国外主要使用短切纤维产品,PA (聚酰胺)在热塑性塑料中占比最大。聚酰胺(PA,俗称尼龙)是美国 DuPont(杜邦)公司最先开发用于纤维的树脂,于1939年实现工业 化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品,以取代金属满足下游 工业制品轻量化、降低成本的要求。聚酰胺主链上含有许多重复的酰 胺基,用作塑料时称尼龙,用作化学合成纤维时我们称为锦纶,目前 聚酰胺品种多达几十种,其中以聚酰胺6和聚酰胺66的应用最广泛。

  在PA66加入30%的玻璃纤维,力学性能、尺寸稳定性、耐热性、 耐老化性能有明显提高,耐疲劳强度是未增强的2.5倍。主要应用 于汽车、家具家电、建筑材料等领域。目前国内PA加纤主要采用的 加工工艺是双螺杆挤出和注塑,当前的玻璃纤维产品基本能够满足国 内客户对于产品性能的要求,但是产品在使用过程中毛羽量较大,部 分工人对于操作环境无法适应,并且最终制品表面时常有浮纤出现, 塑料本色料方面外观较差,容易黄变,机械性能一般。

  技术实现要素:

  针对上述现有技术的不足,本专利申请所要解决的技术问题是: 如何提供一种能够更好的改变玻璃纤维表面的物理和化学性质,满足 双螺杆挤出注塑工艺,确保螺杆挤出过程中纤维较好流动性,能够在 塑料中均匀分布和取向,同时减少加工过程中的毛羽飞扬现象,提高 其与树脂的结合强度,提高产品的表面质量,达到制品表面无露纤, 颜色均匀的增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂及玻璃纤维。

  为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

  一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,包括偶联剂、润滑剂、 抗静电剂、成膜剂、PH值调节剂和去离子水;各组分的质量用量占 浸润剂总质量的百分比表示如下:

  其中,所述偶联剂为偶联剂1或偶联剂2中的一种或两种的组合, 所述偶联剂1为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷,所述偶联剂2为γ-缩水 甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

  其中,所述偶联剂1和偶联剂2同时使用时,所述偶联剂1和偶 联剂2的质量比为5:1~1:1。

  其中,所述润滑剂为聚乙二醇非离子表面活性剂或耐高温乳化矿 物油中的一种或者两种的组合。润滑剂的含量多少决定了拉丝、络纱 作业的顺畅与否,决定了玻璃纤维本身的硬挺度。

  其中,所述抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物或氯化锂或者硝酸 锂中的一种。抗静电剂减少静电积累目的。

  其中,所述成膜剂为水性环氧液体、环氧乳液或聚氨酯乳液中的 一种或几种的组合。

  其中,所述水性环氧液体为丙三醇改性环氧树脂;所述环氧乳液 当量在200~400,所述环氧乳液为具有多官能团双酚A改性环氧乳 液;所述聚氨酯乳液为聚醚类型聚氨酯乳液。

  其中,所述水性环氧液体、环氧乳液或聚氨酯乳液同时使用时, 所述水性环氧液体的质量用量占浸润剂总质量的3~8%;所述环氧乳 液的质量用量占浸润剂总质量的2~5%;所述聚氨酯乳液的质量用量 占浸润剂总质量的1~5%。

  其中,所述PH值调节剂为冰醋酸、柠檬酸或甲酸中的一种。PH 值调节剂用于浸润剂中的偶联剂的而分散和原料的稳定。

  一种使用上述的增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂涂覆生产的 玻璃纤维。

  综上所述,本发明提供的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润 剂及玻璃纤维,具有以下有益效果:

  1.本发明研究了浸润剂配方中硅烷偶联剂的组成,采用了多种偶 联剂与本发明的成膜剂,其它助剂相互配合,玻璃纤维丝束集束性得 到明显提高,毛羽少,流动性好,制品强度高。偶联剂主要用于提高 玻璃纤维与其他组分的结合性能,提高剥离纤维的切割、分散功能。 本发明中偶联剂采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧 丙基三甲氧基硅烷的一种或两种的组合。偶联剂中含有氨基时,可以 作为成膜剂的固定剂,参与反应,形成新键。带氨基的偶联剂几乎可 以跟各种树脂起偶联作用。可以更好的提高玻璃纤维的机械性能。

  2.本发明使用的成膜剂选用聚醚型水性聚氨酯、环氧乳液以及水 性环氧等几种组分进行复配,并研究了合适的配比含量,明显改善玻 璃纤维的流动性和集束性,毛羽少,制品表面无浮纤,机械性能显著 提升。

  3.本发明提供的浸润剂选择了合适的偶联剂、润滑剂、成膜剂及 pH值调节剂、抗静电剂等组分及其配比,生产的工程塑料制品玻纤 分布均匀,玻纤与与树脂的相容性好,具有优异的机械性能,制品表 面质量好无浮纤,不黄变。

  具体实施方式

  为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将 结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描 述的实施例是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明 的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获 得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。

  基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

  术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能 理解为指示或暗示相对重要性。

  在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限 定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可 以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相 连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。

  本发明公开了一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,包括偶 联剂、润滑剂、抗静电剂、成膜剂、PH值调节剂和去离子水。下面 列出本申请的增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂的部分实施例。参 见表1。

  表1为增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂的具体实施例列表

  表1示出了浸润剂中各组分质量占浸润剂总质量的百分比值,各 组分对应的数值为质量百分比%。

  其中,偶联剂1使用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(生产型号A-1100 或者AMEO)和偶联剂2使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(生产 型号A-187或者KBM403)中的一种或两种;其中偶联剂1和偶联剂2 的质量比为5:1~1:1;偶联剂占所述浸润剂质量的0.10~1.5%;

  其中,润滑剂使用聚乙二醇非离子表面活性剂和耐高温乳化矿物 油中的一种或者两种;其含量占所述浸润剂质量的0.1~1%;

  其中,水性环氧液体为丙三醇改性环氧树脂,其含量占所述浸润 剂质量的3~8%;

  其中,环氧乳液环氧当量在200~400,具有多官能团双酚A改性 环氧乳液,占所述浸润剂质量的2~5%;

  其中聚氨酯乳液为聚醚类型聚氨酯乳,占所述浸润剂质量的 1~5%;

  其中,pH值调节剂使用冰醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种,占所 述浸润剂质量的0.1~0.5%

  其中,抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物或、氯化锂或者硝酸锂 中的一种,占所述浸润剂质量的0.01~0.30%

  其中,去离子水占所述浸润剂质量的85~90%;

  其中,浸润剂的固体质量占所述浸润剂总质量的3~10%。

  对比例

  为了进一步说明本发明的增益效果,选择目前常用的通用型增强 工程塑料连续玻璃纤维用浸润剂作为对比实施例,该浸润剂中各组分 的含量以质量百分比表示如下:

  偶联剂:0.60%

  润滑剂:0.30%

  抗静电剂:0.10%

  成膜剂1:5.0%

  成膜剂2:2.5%

  pH值调节剂:0.15%

  去离子水:91.35%

  其中,偶联剂为γ-氨基丙三乙氧基硅烷;润滑剂为脂肪族化合 物;抗静电剂为硝酸锂,成膜剂1为水性环氧液体;成膜剂2为低分 子量环氧乳液;pH值调节剂为冰醋酸。

  测试例

  将上述实施例与对比例应用于玻璃纤维的生产,并将对应的玻璃 纤维应用于增强PA66工程塑料料粒的生产,玻纤含量30%,对注塑 的标准件进行机械性能和外观的测试。结果参见表2和表3。

  表2不同浸润剂所制玻璃纤维毛羽量和增强PA66制品机械性能 测试结果

  表3不同浸润剂所制玻璃纤维增强PA66制品外观和颜色测试

  从上述测试例我们可以看出,使用本发明提供的浸润剂制得的玻 璃纤维增强PA66制品性能和表面质量更佳,具体体现在玻纤的毛羽 量更少以及复合制品的机械性能与外观性能等方面:

  在毛羽量对比方面,实施例1~实施例6的平均毛羽量为17mg/kg, 与对比例的毛羽38.25mg/kg相比,毛羽量降低了55.55%,说明该 浸润剂大大提高了玻璃纤维纱束的耐磨性和集束性。

  在增强PA66制品的机械性能测试方面,实施例1~实施例6的平 均参数分别为:平均拉伸强度为169.33MPa,平均弯曲强度为 269.55MPa,平均缺口冲击强度为11.76MPa,平均无缺口冲击强度为 56.5,与对比例相比,平均拉伸强度提升了4.33%,平均弯曲强度 提升了3.41%,平均缺口冲击强度提升了12%,平均无缺口冲击强 度提升了8.90%。

  在增强PA66制品的外观方面,可观察对比例制品边缘部分玻纤 分布不均匀,有少量纤维露在制品表面,制品颜色发暗偏黄;与对比 例相比,本发明所生产的玻纤增强PA66制品表面无玻纤外露,纤维 分布均匀,颜色接近塑料本色,仅部分实施例所制产品表面由少许浮 纤现象,整体外观比较良好。

  以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范 围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

  技术特征:

  1.一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,包括偶联剂、润滑剂、抗静电剂、成膜剂、PH值调节剂和去离子水;各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下:

  2.根据权利要求1所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述偶联剂为偶联剂1或偶联剂2中的一种或两种的组合,所述偶联剂1为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷,所述偶联剂2为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

  3.根据权利要求2所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述偶联剂1和偶联剂2同时使用时,所述偶联剂1和偶联剂2的质量比为5:1~1:1。

  4.根据权利要求3所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述润滑剂为聚乙二醇非离子表面活性剂或耐高温乳化矿物油中的一种或者两种的组合。

  5.根据权利要求4所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物或氯化锂或者硝酸锂中的一种。

  6.根据权利要求5所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述成膜剂为水性环氧液体、环氧乳液或聚氨酯乳液中的一种或几种的组合。

  7.根据权利要求6所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述水性环氧液体为丙三醇改性环氧树脂;所述环氧乳液当量在200~400,所述环氧乳液为具有多官能团双酚A改性环氧乳液;所述聚氨酯乳液为聚醚类型聚氨酯乳液。

  8.根据权利要求7所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述水性环氧液体、环氧乳液或聚氨酯乳液同时使用时,所述水性环氧液体的质量用量占浸润剂总质量的3~8%;所述环氧乳液的质量用量占浸润剂总质量的2~5%;所述聚氨酯乳液的质量用量占浸润剂总质量的1~5%。

  9.根据权利要求8所述的一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂,其特征在于,所述PH值调节剂为冰醋酸、柠檬酸或甲酸中的一种。

  10.一种如权利要求1-9任一项权利要求所述的增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂涂覆生产的玻璃纤维。

  技术总结

  本发明公开了一种增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂及玻璃纤维,包括偶联剂、润滑剂、抗静电剂、成膜剂、PH值调节剂和去离子水;各组分的质量用量占浸润剂总质量的百分比表示如下:偶联剂0.10~0.15%;润滑剂0.1~1%;抗静电剂0.01~0.30%;成膜剂6~18%;PH值调节剂0.1~0.5%;余量为去离子水。一种使用增强PA66的连续玻璃纤维用浸润剂涂覆生产的玻璃纤维。本发明具有能够更好的改变玻璃纤维表面的物理和化学性质,满足双螺杆挤出注塑工艺,确保螺杆挤出过程中纤维较好流动性,能够在塑料中均匀分布和取向,同时减少加工过程中的毛羽飞扬现象,提高其与树脂的结合强度,提高产品的表面质量,达到制品表面无露纤,颜色均匀的优点。


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