本發(fā)明涉及一種玻璃纖維浸潤劑的制備方法，屬于玻璃纖維處理技術領域。
背景技術：
浸潤劑是玻璃纖維生產中必不可少的表面處理材料，玻璃纖維質量的好與差、品種種類的多少在很大程度上取決于浸潤劑，如果沒有好的浸潤劑作保障，就無法生產出高質量、多品種的玻璃纖維。玻璃纖維浸潤劑是用于玻璃纖維表面涂覆的一種表面處理劑，對玻璃纖維的制造至關重要，決定了纖維的作業(yè)性能和纖維在復合材料中的表現(xiàn)。浸潤劑是由成膜劑、偶聯(lián)劑和抗靜電劑等混合形成多組分水溶液或乳液，能有效潤滑玻璃纖維表面，使玻璃纖維光滑、柔軟、耐磨，并賦予后期復合材料卓越的性能。
玻璃纖維用浸潤劑分為二大類：紡織型浸潤劑和增強型浸潤劑。前者是考慮拉絲和紡織過程的需要；而后者則著重考慮用作玻璃鋼的增強材料，從界面角度提高玻璃鋼的各種性能。由于熱固性樹脂大多為油溶性的，而作為浸潤劑必須是水溶性或水的乳狀液，要使熱固性樹脂形成穩(wěn)定的水乳狀液，一般都將熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯樹脂與含有親水基團的物質反應，如聚乙二醇等，使樹脂主鏈上接上親水基團，易溶于水。這種水溶性熱固性樹脂乳化容易，提高了樹脂對玻璃纖維的浸潤性，一定程度上滿足了纖維紡織工業(yè)的需要，但缺點是樹脂的折光率改變了；由于水溶性樹脂上親水基團的影響，成型的玻璃鋼耐水性差，并且界面組成不夠理想，玻璃鋼的力學性能較低，尤其是透明玻璃鋼的耐水性、耐候性更差，使用壽命短，不能推廣使用。耐摩擦、耐曲撓性能就不能滿足它的后加工工藝要求，影響它的制品性能。因此，亟待尋找一種不易影響玻璃纖維耐水性和耐磨性能的浸潤劑。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)的浸潤劑中親水基團的影響，耐水性能差，降低了玻璃纖維的耐水性，且耐磨性差的問題，提供了一種耐水型玻璃纖維浸潤劑的制備方法。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
（1）取15～20g甲苯二異氰酸酯和100～200ml甲基異丁基酮混合后，再加入8～12g三羥甲基丙烷，在60～70℃保溫反應2～3h后，再加入20～30ml乙二醇乙醚，并升溫至80～90℃，繼續(xù)攪拌反應2～3h，反應結束后，將產物旋蒸濃縮，得到濃縮液；
（2）取40～50g正硅酸乙酯和200～300ml質量分數(shù)為75%乙醇溶液混合后，在40～50℃保溫攪拌反應2～3h，反應結束后過濾，得到濾渣，將濾渣水洗后再與100～200ml水、8～12g硅烷偶聯(lián)劑kh-570混合后超聲分散10～20min，得到分散液；
（3）取600～700g蒙脫石經粉碎、過篩，得到過篩物，取300～400g過篩物、120～150g植物膠、800～1000ml水混合后，得到混合物，將混合物和濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液，在30～40℃密封發(fā)酵3～5天，發(fā)酵結束后，將發(fā)酵產物高溫滅菌、離心分離，得到沉淀物，將沉淀物用水洗滌，得到改性蒙脫石；
（4）按重量份數(shù)計，取20～35份水性聚氨酯f0401、1～3份丙二醇丁醚、10～15份固含量為49%丙烯酸乳液、1～3份十二烷基苯磺酸鈉、3～5份偶聯(lián)劑、3～5份濃縮液、5～8份分散液、1～3份改性蒙脫石和180～200份水混合后，在50～60℃保溫攪拌反應40～50min，得到玻璃纖維浸潤劑。
步驟（2）中所述的正硅酸乙酯和質量分數(shù)為75%乙醇溶液混合時還可以加入100～120ml質量分數(shù)為15%氨水。
步驟（3）中所述的植物膠為阿拉伯樹膠、瓜爾膠和田菁膠中的一種或幾種。
步驟（3）中所述的混合物與濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液的質量比為10:1。
步驟（4）中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh-550、鋯酸酯偶聯(lián)劑zr-801、硅烷偶聯(lián)劑dl-602。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發(fā)明首先以甲基二異氰酸酯和三羥基丙烷為原料進行反應得到多異氰酸酯預聚物，再以乙二醇乙醚為封端劑反應得到聚合物，聚合物中含有的異氰酸酯基團在成膜固化過程中，可與樹脂的吸水性基團反應形成交聯(lián)，減少樹脂的吸水基團，進而提高浸潤劑的耐水性；
（2）本發(fā)明以正硅酸乙酯為原料制備得到二氧化硅，并用硅烷偶聯(lián)劑對二氧化硅進行改性，二氧化硅的加入可提高浸潤劑的耐摩擦性，再將具有紫外屏蔽作用和耐摩擦的蒙脫石用樹膠進行改性，可提高蒙脫石與樹脂的相容性，并且可提高浸潤劑的耐候性和耐摩擦性。
具體實施方式
首先分別取15～20g甲苯二異氰酸酯和100～200ml甲基異丁基酮加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為60～70℃，轉速為300～400r/min的條件下攪拌混合3～5min后，向三口燒瓶中加入8～12g三羥甲基丙烷，保溫攪拌反應2～3h，再向三口燒瓶中滴加20～30ml乙二醇乙醚，控制滴加速率為1～3ml/min，待乙二醇乙醚滴加完畢后，升溫至80～90℃，繼續(xù)攪拌反應2～3h，待反應結束，將產物置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮45～50min，得到濃縮液，稱取40～50g正硅酸乙酯加入到盛有200～300ml質量分數(shù)為75%乙醇溶液的燒杯中，再向燒杯中加入100～120ml質量分數(shù)為15%氨水，攪拌混合1～3min后，將燒杯移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40～50℃，轉速為200～300r/min的條件下攪拌反應2～3h，待反應結束后過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌3～5次后置于盛有100～200ml水的燒杯中，再向燒杯中加入8～12g硅烷偶聯(lián)劑kh-570，并將燒杯移入超聲波分散儀中，超聲分散10～20min，得到分散液，稱取600～700g蒙脫石加入到冷凍粉碎機中粉碎，過80～100目篩，得到過篩物，取300～400g過篩物、120～150g植物膠和800～1000ml水加入到發(fā)酵罐中，攪拌混合1～3min，得到混合物，再向發(fā)酵罐中加入混合物質量10%的濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液，于溫度為30～40℃條件下密封發(fā)酵3～5天，待發(fā)酵結束后，將發(fā)酵罐中的物料置于滅菌箱中，于溫度為120～130℃條件下滅菌15～20min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4000～5000r/min的轉速離心分離5～10min，得到沉淀物，將沉淀物用水洗滌3～5次，得到改性蒙脫石，按重量份數(shù)計，分別取20～35份水性聚氨酯f0401、1～3份丙二醇丁醚、10～15份固含量為49%丙烯酸乳液、1～3份十二烷基苯磺酸鈉、3～5份偶聯(lián)劑、3～5份濃縮液、5～8份分散液、1～3份改性蒙脫石和180～200份水加入到燒杯中，將燒杯移入水浴鍋中，控制水浴溫度為50～60℃，攪拌反應40～50min，待反應結束，將燒杯中的物料包裝，即可得到玻璃纖維浸潤劑。所述的植物膠為阿拉伯樹膠、瓜爾膠和田菁膠中的一種或幾種。所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh-550、鋯酸酯偶聯(lián)劑zr-801、硅烷偶聯(lián)劑dl-602。
實例1
首先分別取20g甲苯二異氰酸酯和200ml甲基異丁基酮加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為70℃，轉速為400r/min的條件下攪拌混合5min后，向三口燒瓶中加入12g三羥甲基丙烷，保溫攪拌反應3h，再向三口燒瓶中滴加30ml乙二醇乙醚，控制滴加速率為3ml/min，待乙二醇乙醚滴加完畢后，升溫至90℃，繼續(xù)攪拌反應3h，待反應結束，將產物置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮50min，得到濃縮液，稱取50g正硅酸乙酯加入到盛有300ml質量分數(shù)為75%乙醇溶液的燒杯中，再向燒杯中加入120ml質量分數(shù)為15%氨水，攪拌混合3min后，將燒杯移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為50℃，轉速為300r/min的條件下攪拌反應3h，待反應結束后過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌5次后置于盛有200ml水的燒杯中，再向燒杯中加入12g硅烷偶聯(lián)劑kh-570，并將燒杯移入超聲波分散儀中，超聲分散20min，得到分散液，稱取700g蒙脫石加入到冷凍粉碎機中粉碎，過100目篩，得到過篩物，取400g過篩物、150g阿拉伯樹膠和1000ml水加入到發(fā)酵罐中，攪拌混合3min，得到混合物，再向發(fā)酵罐中加入混合物質量10%的濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液，于溫度為40℃條件下密封發(fā)酵5天，待發(fā)酵結束后，將發(fā)酵罐中的物料置于滅菌箱中，于溫度為130℃條件下滅菌20min，將滅菌后的物料置于離心機中，以5000r/min的轉速離心分離10min，得到沉淀物，將沉淀物用水洗滌5次，得到改性蒙脫石，按重量份數(shù)計，分別取35份水性聚氨酯f0401、3份丙二醇丁醚、15份固含量為49%丙烯酸乳液、3份十二烷基苯磺酸鈉、5份硅烷偶聯(lián)劑kh-550、5份濃縮液、8份分散液、3份改性蒙脫石和200份水加入到燒杯中，將燒杯移入水浴鍋中，控制水浴溫度為60℃，攪拌反應50min，待反應結束，將燒杯中的物料包裝，即可得到玻璃纖維浸潤劑。
按質量比1:10，將15cm所需浸潤的玻璃纖維浸沒于本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤劑中，浸沒60min，并每隔15min攪拌一次，待浸沒結束后，取出浸潤后的玻璃纖維，并用去離子水沖洗3次，收集沖洗后的玻璃纖維，再將沖洗后的玻璃纖維置于溫度為45℃烘箱中干燥24h，即可得到浸潤處理的玻璃纖維。本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤劑表面張力為39mn/m，能夠在玻璃纖維表面充分的鋪展開，達到良好的浸潤效果，同時將浸潤處理的玻璃纖維置于溫度為95℃水中浸泡2h，取出干燥并稱量，與使用傳統(tǒng)的浸潤劑處理得到的玻璃纖維相比，水浴質量損失率降低了3.2%，具有較高的耐水性能。
實例2
首先分別取15g甲苯二異氰酸酯和100ml甲基異丁基酮加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為60℃，轉速為300r/min的條件下攪拌混合3min后，向三口燒瓶中加入8g三羥甲基丙烷，保溫攪拌反應2h，再向三口燒瓶中滴加20ml乙二醇乙醚，控制滴加速率為1ml/min，待乙二醇乙醚滴加完畢后，升溫至80℃，繼續(xù)攪拌反應2h，待反應結束，將產物置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮45min，得到濃縮液，稱取40g正硅酸乙酯加入到盛有200ml質量分數(shù)為75%乙醇溶液的燒杯中，攪拌混合1min后，將燒杯移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40℃，轉速為200r/min的條件下攪拌反應2h，待反應結束后過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌3次后置于盛有100ml水的燒杯中，再向燒杯中加入8g硅烷偶聯(lián)劑kh-570，并將燒杯移入超聲波分散儀中，超聲分散10min，得到分散液，稱取600g蒙脫石加入到冷凍粉碎機中粉碎，過80目篩，得到過篩物，取300g過篩物、120g瓜爾膠和800ml水加入到發(fā)酵罐中，攪拌混合1min，得到混合物，再向發(fā)酵罐中加入混合物質量10%的濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液，于溫度為30℃條件下密封發(fā)酵3天，待發(fā)酵結束后，將發(fā)酵罐中的物料置于滅菌箱中，于溫度為120℃條件下滅菌15min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4000r/min的轉速離心分離5min，得到沉淀物，將沉淀物用水洗滌3次，得到改性蒙脫石，按重量份數(shù)計，分別取20份水性聚氨酯f0401、1份丙二醇丁醚、10份固含量為49%丙烯酸乳液、1份十二烷基苯磺酸鈉、3份鋯酸酯偶聯(lián)劑zr-801、3份濃縮液、5份分散液、1份改性蒙脫石和180份水加入到燒杯中，將燒杯移入水浴鍋中，控制水浴溫度為50℃，攪拌反應40min，待反應結束，將燒杯中的物料包裝，即可得到玻璃纖維浸潤劑。
按質量比1:10，將10cm所需浸潤的玻璃纖維浸沒于本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤劑中，浸沒45min，并每隔10min攪拌一次，待浸沒結束后，取出浸潤后的玻璃纖維，并用去離子水沖洗2次，收集沖洗后的玻璃纖維，再將沖洗后的玻璃纖維置于溫度為40℃烘箱中干燥20h，即可得到浸潤處理的玻璃纖維。本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤劑表面張力為37mn/m，能夠在玻璃纖維表面充分的鋪展開，達到良好的浸潤效果，同時將浸潤處理的玻璃纖維置于溫度為90℃水中浸泡1h，取出干燥并稱量，與使用傳統(tǒng)的浸潤劑處理得到的玻璃纖維相比，水浴質量損失率降低了2.5%，具有較高的耐水性能。
實例3
首先分別取17g甲苯二異氰酸酯和150ml甲基異丁基酮加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為65℃，轉速為350r/min的條件下攪拌混合4min后，向三口燒瓶中加入10g三羥甲基丙烷，保溫攪拌反應2h，再向三口燒瓶中滴加25ml乙二醇乙醚，控制滴加速率為2ml/min，待乙二醇乙醚滴加完畢后，升溫至85℃，繼續(xù)攪拌反應2h，待反應結束，將產物置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮47min，得到濃縮液，稱取45g正硅酸乙酯加入到盛有250ml質量分數(shù)為75%乙醇溶液的燒杯中，攪拌混合2min后，將燒杯移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為45℃，轉速為250r/min的條件下攪拌反應3h，待反應結束后過濾，得到濾渣，將濾渣用水洗滌4次后置于盛有150ml水的燒杯中，再向燒杯中加入10g硅烷偶聯(lián)劑kh-570，并將燒杯移入超聲波分散儀中，超聲分散15min，得到分散液，稱取650g蒙脫石加入到冷凍粉碎機中粉碎，過90目篩，得到過篩物，取350g過篩物、130g田菁膠和900ml水加入到發(fā)酵罐中，攪拌混合2min，得到混合物，再向發(fā)酵罐中加入混合物質量10%的濃度為105cfu/ml枯草芽孢桿菌菌懸液，于溫度為35℃條件下密封發(fā)酵4天，待發(fā)酵結束后，將發(fā)酵罐中的物料置于滅菌箱中，于溫度為125℃條件下滅菌17min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4500r/min的轉速離心分離7min，得到沉淀物，將沉淀物用水洗滌4次，得到改性蒙脫石，按重量份數(shù)計，分別取30份水性聚氨酯f0401、2份丙二醇丁醚、12份固含量為49%丙烯酸乳液、2份十二烷基苯磺酸鈉、4份硅烷偶聯(lián)劑dl-602、4份濃縮液、7份分散液、2份改性蒙脫石和190份水加入到燒杯中，將燒杯移入水浴鍋中，控制水浴溫度為55℃，攪拌反應45min，待反應結束，將燒杯中的物料包裝，即可得到玻璃纖維浸潤劑。
按質量比1:10，將12cm所需浸潤的玻璃纖維浸沒于本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤
劑中，浸沒50min，并每隔13min攪拌一次，待浸沒結束后，取出浸潤后的玻璃纖維，并用去離子水沖洗2次，收集沖洗后的玻璃纖維，再將沖洗后的玻璃纖維置于溫度為42℃烘箱中干燥22h，即可得到浸潤處理的玻璃纖維。本發(fā)明制備的玻璃纖維浸潤劑表面張力為38mn/m，能夠在玻璃纖維表面充分的鋪展開，達到良好的浸潤效果，同時將浸潤處理的玻璃纖維置于溫度為92℃水中浸泡1h，取出干燥并稱量，與使用傳統(tǒng)的浸潤劑處理得到的玻璃纖維相比，水浴質量損失率降低了2.8%，具有較高的耐水性能。