本發(fā)明涉及一種紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗的浸潤(rùn)劑。

(二)

背景技術(shù)：

采用玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料具有較低的密度、低廉的價(jià)格以及可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，正在替代工程塑料與金屬?gòu)V泛應(yīng)用在工業(yè)建設(shè)、汽車工業(yè)、家用電器、電子、建筑工程、航空航天，以及運(yùn)動(dòng)休閑等領(lǐng)域。隨著運(yùn)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)張，對(duì)熱塑性復(fù)合材料的要求也越來(lái)越高，所以一直以來(lái)，研究全新的材料、生產(chǎn)工藝及加工過(guò)程，提高增強(qiáng)材料與基體樹(shù)脂界面結(jié)合等非常重要。

在玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了從基于雙螺桿擠出、注塑成型等剪切分散工藝的短玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(SFT)，到基于熔融浸漬、注塑等成型工藝的長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT)；再到類似于玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂所采用的玻璃纖維浸漬樹(shù)脂后，采用拉擠、纏繞等完全保留玻璃纖維殘留長(zhǎng)度的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRT)。近年來(lái)，采用CFRT工藝制備的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料發(fā)展迅猛，但該工藝在成型和使用過(guò)程中存在一些缺點(diǎn)：其一，CFRT復(fù)合材料生產(chǎn)成型過(guò)程中，其中的熱塑性樹(shù)脂受熱熔融后，熔體粘度較大，樹(shù)脂和玻璃纖維的浸漬比較困難，需要較長(zhǎng)的時(shí)間及特殊的工藝才能有效地復(fù)合成型；其二，CFRT片材是一種熱塑性預(yù)浸料，其后道復(fù)合成型比較復(fù)雜，特別對(duì)于多角度的復(fù)合成型，目前難以實(shí)現(xiàn)。而新型的熱塑性GF/PP(玻璃纖維/聚丙烯)復(fù)合纖維可以克服CFRT工藝在成型和使用過(guò)程中的上述缺點(diǎn)，近年來(lái)在連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料領(lǐng)域發(fā)展迅猛。

新型熱塑性GF/PP(玻璃纖維/聚丙烯)復(fù)合纖維織物是由連續(xù)的玻璃纖維和熱塑性聚丙烯纖維復(fù)合而成，并采用復(fù)合而成的纖維制備成織物，織造過(guò)程中對(duì)紗線的要求極為苛刻，要求玻璃纖維和熱塑性聚丙烯纖維在復(fù)合之后有一定的集束性，且要求毛羽少，出紗張力低，以及在后續(xù)成型過(guò)程中玻璃纖維與熱塑性聚丙烯樹(shù)脂具有良好的相容性和優(yōu)異的最終制品機(jī)械性能。為此在采用玻璃成分不變的前提下，需要研制一種新型的浸潤(rùn)劑：既要滿足其在織布過(guò)程中的順暢性和優(yōu)異的毛羽性能，又要和復(fù)合纖維中的PP樹(shù)脂具有優(yōu)良的相容性，提高界面結(jié)合效果，使制品最終的機(jī)械性能更加優(yōu)異，同時(shí)直接紗端面顏色不會(huì)發(fā)黃。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗的浸潤(rùn)劑，它使玻璃纖維和熱塑性聚丙烯纖維在復(fù)合之后有良好的集束性，在織布過(guò)程中具有較好的順暢性，較低的毛羽量以及出紗張力，在結(jié)合過(guò)程中復(fù)合纖維中的玻璃纖維和熱塑性聚丙烯樹(shù)脂具有良好的相容性，提高界面結(jié)合效果，使最終制品的機(jī)械性能更加優(yōu)異，同時(shí)直接紗端面顏色不會(huì)變黃。

一種紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗的浸潤(rùn)劑，由偶聯(lián)劑、成膜劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、消泡劑、抗氧劑和去離子水配制而成，各組份的含量以其質(zhì)量用量占浸潤(rùn)劑總質(zhì)量的百分比表示如下，其中以分散體系形式加入的組分的質(zhì)量用量以其固體質(zhì)量計(jì)：

所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；所述的成膜劑為聚丙烯蠟乳液和聚醚類聚氨酯乳液的混合物，且所述的聚醚類聚氨酯乳液的用量小于所述的聚丙烯蠟乳液的用量，其中兩者的用量均以其固體質(zhì)量計(jì)；所述的潤(rùn)滑劑為脂肪酸類非離子表面活性劑和/或離子型表面活性劑；所述消泡劑采用水溶性的有機(jī)硅烷消泡劑；所述的抗氧劑選自芳香胺類抗氧劑或無(wú)機(jī)鹽類抗氧劑。

本發(fā)明中，所述的成膜劑是聚丙烯蠟乳液和聚醚類聚氨酯乳液的混合物，其中，聚丙烯蠟乳液中聚丙烯蠟的分子量范圍是5000～80000，其能使玻璃纖維與聚丙烯樹(shù)脂有良好的相容性，同時(shí)使最終制品具有優(yōu)異的機(jī)械性能。聚醚類聚氨酯乳液中聚醚類聚氨酯的分子量范圍是10000～70000，能賦予產(chǎn)品良好的集束性，在織布過(guò)程中具有較好的順暢性，較低的毛羽量以及出紗張力。本發(fā)明中成膜劑總含量為10-30％，優(yōu)選為15-25％，更優(yōu)選為20-25％。聚丙烯蠟乳液與聚醚類聚氨酯乳液的用量比以各自所含的固體質(zhì)量之比表示優(yōu)選為5～30:1，更優(yōu)選為10～15:1。

本發(fā)明中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，具體采用甲基丙烯酰氧基硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑中的一種。偶聯(lián)劑在復(fù)合材料中的作用在于它既能與增強(qiáng)材料表面的某些基團(tuán)反應(yīng)，從而增強(qiáng)玻璃纖維與樹(shù)脂之間粘合強(qiáng)度，提高復(fù)合材料性能，還可以在拉絲過(guò)程中保護(hù)纖維。因此，合適的偶聯(lián)劑選擇和用量能確保GF/PP復(fù)合纖維最終制品具有更好的機(jī)械性能。本發(fā)明中硅烷偶聯(lián)劑的含量為0.2～2.0％，優(yōu)選為0.3～1.2％，更優(yōu)選為0.6～0.8％。

本發(fā)明中，所述的潤(rùn)滑劑為脂肪酸類非離子表面活性劑和/或離子型表面活性劑。所述的脂肪酸類非離子型表面活性劑優(yōu)選為油酸失水山梨醇酯，所述的離子型表面活性劑優(yōu)選為十八烷基三甲基氯化銨。本發(fā)明中，潤(rùn)滑劑的含量為0.2～2.0％，優(yōu)選為0.3～1.0％，更優(yōu)選為0.4～0.6％。

本發(fā)明中，所述的抗靜電劑為水溶性的無(wú)機(jī)鹽類抗靜電劑，優(yōu)選采用具有較強(qiáng)吸水能力的無(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)，其含量為0.2～1.5％，優(yōu)選為0.3～0.6％，更優(yōu)選為0.4～0.5％。

本發(fā)明中，所述消泡劑采用水溶性的有機(jī)硅烷消泡劑，其含量為0.005～0.05％，優(yōu)選為0.008～0.02％。

本發(fā)明中，所述的抗氧劑選自芳香胺類抗氧劑或無(wú)機(jī)鹽類抗氧劑，其含量為0.1～0.6％，優(yōu)選為0.2～0.5％，更優(yōu)選為0.3～0.4％。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述浸潤(rùn)劑中，各組分的含量表示如下：

更進(jìn)一步，本發(fā)明所述浸潤(rùn)劑中，各組分的含量表示如下：

更進(jìn)一步，所述的浸潤(rùn)劑由偶聯(lián)劑、成膜劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、消泡劑、抗氧劑和去離子水配制而成，所述的偶聯(lián)劑采用甲基丙烯酰氧基硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑中的一種；所述的成膜劑為聚丙烯蠟乳液與聚醚類聚氨酯乳液的混合物，其中，聚丙烯蠟乳液中聚丙烯蠟的分子量范圍是5000～80000，聚醚類聚氨酯乳液中聚醚類聚氨酯的分子量范圍是10000～70000，聚丙烯蠟乳液與聚醚類聚氨酯乳液的用量比以各自所含的固體質(zhì)量之比表示為5～30:1；所述的潤(rùn)滑劑采用脂肪酸類非離子型表面活性劑和/或離子型表面活性劑；所述的抗靜電劑采用水溶性的無(wú)機(jī)鹽類抗靜電劑；所述消泡劑采用水溶性的有機(jī)硅烷消泡劑；所述的抗氧劑采用芳香胺類抗氧劑或無(wú)機(jī)鹽類抗氧劑；所述浸潤(rùn)劑中各組份的含量表示如下：

本發(fā)明所述浸潤(rùn)劑的制備采用常規(guī)方法，具體包括以下步驟：在配制罐中加入偶聯(lián)劑重量30～40倍的去離子水，攪拌下緩慢加入偶聯(lián)劑，攪拌至反應(yīng)完全；再加入成膜劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、抗氧劑、消泡劑和剩余的水，攪拌均勻。

優(yōu)選的，加入偶聯(lián)劑攪拌時(shí)，檢測(cè)偶聯(lián)劑水解反應(yīng)程度：取反應(yīng)液置于干凈透明玻璃器皿中觀察；若溶液表面沒(méi)有油花和溶液透明，表明反應(yīng)完全。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述浸潤(rùn)劑能夠確保玻璃纖維和熱塑性聚丙烯纖維在復(fù)合之后有良好的集束性，在織布過(guò)程中具有較好的順暢性，較低的毛羽量以及出紗張力，在結(jié)合過(guò)程中復(fù)合纖維中的玻璃纖維和熱塑性聚丙烯樹(shù)脂具有良好的相容性，提高界面結(jié)合效果，使最終制品的機(jī)械性能更加優(yōu)異，同時(shí)直接紗端面顏色不會(huì)變黃，從而滿足市場(chǎng)及應(yīng)用需求。

(四)具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1-6

本發(fā)明實(shí)施例使用的浸潤(rùn)劑原料為：

硅烷偶聯(lián)劑：γ-氨丙基三乙氧基硅烷，邁圖A1100；

成膜劑A為聚丙烯蠟乳液，DSM公司；產(chǎn)品牌號(hào)為NEOXIL777；

成膜劑B為聚醚類聚氨酯乳液，Bayer Baybond LP RSC 1187；

潤(rùn)滑劑為十八烷基三甲基氯化銨，山東諾克化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)；

抗靜電劑為仲烷基磺酸鹽類，朗盛Mersolat H95；

消泡劑采用有機(jī)硅氧烷BYK023；

抗氧劑采用無(wú)機(jī)鹽類BRUGGOLEN H10。

所述紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗的浸潤(rùn)劑通過(guò)以下的方法制備：

步驟1：在配置罐中加入偶聯(lián)劑重量35倍的去離子水(室溫)，開(kāi)啟攪拌。

步驟2：將專用的偶聯(lián)劑緩慢加入到配制罐中，攪拌20～30min以上(檢測(cè)偶聯(lián)劑水解完全的方法：取一定量的溶液置于干凈的透明玻璃容器中，在光線充足處觀測(cè)溶液表面無(wú)油花，溶液透明無(wú)沉淀或懸浮物)；

步驟3：加入已用約2倍去離子水(室溫)稀釋的聚丙烯蠟乳液；

步驟4：加入已用約2倍去離子水(室溫)稀釋的聚醚類聚氨酯乳液；

步驟5：加入已用約10倍去離子水(溫水40～50℃)稀釋的潤(rùn)滑劑；

步驟6：加入已用約5倍去離子水稀釋(室溫)的抗靜電劑；

步驟7：加入已用約10倍去離子水(溫水40～50℃)稀釋的抗氧劑；

步驟8：加入已用約5倍去離子水稀釋(室溫)的消泡劑；

步驟9：加入剩余的去離子水到配制量；

步驟10：待攪拌均勻(約攪拌10min左右)后，取樣檢測(cè)浸潤(rùn)劑固含量；

步驟11：將配制好的浸潤(rùn)劑轉(zhuǎn)入儲(chǔ)存罐備用。

本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合制品的制備方法采用專利“新型熱塑性復(fù)合纖維織物模壓板材及其制備方法和應(yīng)用”所述方法制備，專利申請(qǐng)?zhí)枴?01510419557.3”。

表1為實(shí)施例1-6的浸潤(rùn)劑配方，其中各原料的質(zhì)量百分比含量是基于浸潤(rùn)劑體系：

表1、浸潤(rùn)劑配方

從以上的配方測(cè)試實(shí)例可以看出，通過(guò)對(duì)組份和組份含量的設(shè)計(jì)，我們可以得到合乎要求的浸潤(rùn)劑。

本發(fā)明實(shí)例根據(jù)紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)浸潤(rùn)劑原料的選擇，配方的優(yōu)化，采用合適的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出滿足該領(lǐng)域該市場(chǎng)需求的紡織用GF/PP復(fù)合纖維直接紗產(chǎn)品。