專利名稱：一種新型水溶性環(huán)氧乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工環(huán)氧樹脂及其改性生產(chǎn)制備領(lǐng)域，尤其涉及玻璃纖維生產(chǎn)所需纏繞紗浸潤(rùn)劑及其生產(chǎn)制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
玻璃纖維生產(chǎn)所必需的浸潤(rùn)劑是玻璃纖維拉絲、卷繞過程中至關(guān)重要的生產(chǎn)材 料，直接對(duì)玻璃纖維的質(zhì)量好壞起決定性作用。有針對(duì)性地提高浸潤(rùn)劑質(zhì)量不僅有利于提 高玻璃纖維的質(zhì)量，也有利于玻璃纖維生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率，降低 生產(chǎn)成本。多年以來，玻璃纖維成型拉絲所需水溶性環(huán)氧乳液浸潤(rùn)劑主要采用直接乳化法， 化學(xué)改性法和相反轉(zhuǎn)法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。(一 )直接乳化法是環(huán)氧樹脂在乳化劑水溶液的作用下，再通過機(jī)械攪拌將粒子 分散于水中；或?qū)h(huán)氧樹脂和乳化劑混合，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋诩ち业臄嚢柘轮饾u加入水 而形成乳液。具有工藝簡(jiǎn)單，所需乳化劑用量較少的優(yōu)點(diǎn)，但該生產(chǎn)方法制備的水溶性環(huán)氧 乳液有以下缺點(diǎn)1.乳液中環(huán)氧樹脂分散相微粒尺寸較大，約50 μ m以上；2.粒子形狀不規(guī)則且粒度分布較寬；3.所制得的乳液穩(wěn)定性差，時(shí)間一長(zhǎng)乳液就會(huì)分層；4.乳液的成膜性能也不是很好。(二)化學(xué)改性法是在環(huán)氧樹脂分子骨架中引入一定量的強(qiáng)親水性基團(tuán)，如磺酸 基、羧酸基等酸性基團(tuán)；胺基等堿性基團(tuán)，聚醚等非離子基團(tuán)。這些親水性基團(tuán)能幫助環(huán)氧 樹脂在水中分散，使改性樹脂具有親水親油的兩親性能，當(dāng)這種改性聚合物加水進(jìn)行乳化 時(shí)，疏水性高聚物分子鏈就會(huì)聚集成微粒，離子基團(tuán)或極性基團(tuán)分布在這些微粒的表面，由 于帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動(dòng)力學(xué)條件，就可形成穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂 乳液.這種方法制得的粒子較細(xì)，通常為納米級(jí)，所制得的乳液穩(wěn)定性好，水溶分散性好， 但該生產(chǎn)方法制備的水溶性環(huán)氧乳液有以下缺點(diǎn)1.制備步驟多；2.不易操控，生產(chǎn)過程中大多有化學(xué)放熱反應(yīng)，但生產(chǎn)所要求最好合適的反應(yīng)溫 度就加大了生產(chǎn)的操控性；3.能耗高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高。(三)相反轉(zhuǎn)法是在高速剪切作用下先將乳化劑和環(huán)氧樹脂混合均勻，隨后在一 定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量的增加，整個(gè)體系逐步由油包水 向水包油轉(zhuǎn)變，形成環(huán)氧樹脂乳液.此方法具有投資小，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但該生產(chǎn)方法制 備的水溶性環(huán)氧乳液有以下缺點(diǎn)1.與環(huán)氧樹脂相匹配的乳化劑和稀釋劑不好選擇；2.長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)出現(xiàn)分層，一般存放時(shí)間不超過3-6個(gè)月；
3.低溫下易出現(xiàn)析晶或破乳，影響其水溶性和分子結(jié)構(gòu)，并影響玻璃纖維的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種玻璃纖維生產(chǎn)所需纏繞紗浸潤(rùn)劑的生產(chǎn)技 術(shù)，以解決生產(chǎn)投資大，能耗高，操控難，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種新型水溶性環(huán)氧乳液，所述水溶性環(huán)氧乳液按重量份數(shù)包括以下組分液態(tài) 環(huán)氧樹脂100份；聚氧乙烯醚類乳化劑5-15份；聚氧丙烯醚類乳化劑2-3份；聚氧乙烯酯 類乳化劑3-5份；醚類有機(jī)稀釋劑5-12份；余量去離子水。所述液態(tài)環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂，如雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44。所述聚氧乙烯醚類乳化劑包括壬基酚聚氧乙烯醚，如壬基酚聚氧乙烯醚NP-40。所述聚氧丙烯醚類乳化劑包括烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚。所述聚氧乙烯酯類乳化劑包括油酸聚氧乙烯酯，如油酸聚氧乙烯酯0E-6。所述醚類有機(jī)稀釋劑包括乙二醇叔丁醚。優(yōu)選按重量份數(shù)組合是雙酚A型環(huán)氧樹脂100份；壬基酚聚氧乙烯醚10份；烷基 酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚2份；油酸聚氧乙烯酯4. 6份；乙二醇叔丁醚9. 4份；余量去離子水。上述各化合物是已有物質(zhì)，E-44、NP-40、0E-6分別是其產(chǎn)品型號(hào)。上述新型水溶性環(huán)氧乳液通過下列步驟制備a.將液態(tài)環(huán)氧樹脂預(yù)熱至30-40°C，將固態(tài)聚氧乙烯醚類乳化劑和聚氧乙烯酯類 乳化劑預(yù)熱融化至40-55°C ；烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚為油狀無需預(yù)熱；b.稱量經(jīng)a步驟處理的液態(tài)環(huán)氧樹脂100份、聚氧乙烯醚類乳化劑5_15份、聚氧 丙烯醚類乳化劑2-3份，稱量醚類有機(jī)稀釋劑5-12份，投入到可密閉雙軸攪拌機(jī)中，先啟動(dòng) 低速攪拌30-50min，將混合料混合均勻；c.完成b步驟后開啟高速剪切器，轉(zhuǎn)速2500-3000r/min，并同時(shí)滴加去離子水至 混合料的相態(tài)從平整表面變?yōu)榇植诙垢鼱?，停止加水；d.完成c步驟后提高高速剪切轉(zhuǎn)速至3500-4000r/min以減小分子粒徑，30min后
停機(jī)；e.完成d步驟后停機(jī)30min，在混合料中補(bǔ)加聚氧乙烯酯類乳化劑3_5份，再以 2500-3000r/min轉(zhuǎn)速剪切攪拌30min，使其與親水基團(tuán)接鏈更穩(wěn)固更充分。f.完成e步驟后滴加余量去離子水，余量去離子水按所需乳液固含量確定，補(bǔ)完 后降低至200-600r/min攪拌30min使其均勻；g.自然冷卻至室溫，出料包裝待用。上述單位r/min表示轉(zhuǎn)/每分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型生產(chǎn)方法具有如下有益效果1.投資小。生產(chǎn)用設(shè)備主要有去離子水處理設(shè)備，雙軸攪拌機(jī)，預(yù)熱處理用電烘 房。2.能耗低。生產(chǎn)中主要的能耗來自雙軸攪拌機(jī)與預(yù)熱處理用電烘房，但在滿足生 產(chǎn)條件下采用逐級(jí)變速生產(chǎn)，降低了能耗。預(yù)熱處理的乳化劑所需融化溫度僅50°C左右，而 主原料環(huán)氧樹脂使用的是液態(tài)環(huán)氧樹脂，只需預(yù)熱處理至30-4(TC便能在稀釋劑作用下與乳化劑相溶且不會(huì)讓乳化劑凝固影響使用。而且生產(chǎn)過程中也不需要加熱設(shè)備。能耗自然 低下來了。3.操 作簡(jiǎn)單。生產(chǎn)中除了準(zhǔn)確稱量外，需注意的主要就是相態(tài)的變化，這一過程用 肉眼可直接觀察到，而且很明顯。4.生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量高。整個(gè)生產(chǎn)過程只需4h左右，若配備儲(chǔ)料罐，可減小生產(chǎn)包 裝間隔，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。5.產(chǎn)品穩(wěn)定性好。環(huán)氧樹脂在高速剪切過程2500-3000r/min中，分子鏈斷裂形 成含“-0-”的小分子基團(tuán)，而乳化劑的親水部分是各種極性基團(tuán)，在水中不電離，乳化劑的 聚醚鏈上的氧原子可以與水產(chǎn)生氫鍵締合，因而可以溶解在水中。它既可在酸性條件下使 用，也可在堿性條件下使用，而且乳化效果很好，在與環(huán)氧樹脂高速剪切過程中其親水極性 基團(tuán)與“-0-”小分子基團(tuán)結(jié)合，從而使混合物親水形成水溶性乳液。本發(fā)明使用液態(tài)環(huán)氧 樹脂，有機(jī)稀釋劑，采用分段高速剪切，可有效地使其接鏈更充分，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速能減小 分子粒徑，有助于提高穩(wěn)定性，減小玻璃纖維在烘干過程中出現(xiàn)的遷移程度，此方法制備的 水溶性環(huán)氧乳液最高剪切速度3500-4000r/min，分子粒徑在1_2 μ m,存放期從3_6個(gè)月增 加到6-12個(gè)月也不會(huì)分層。低溫狀態(tài)下也不會(huì)出現(xiàn)析晶或破乳的現(xiàn)象。6.由于使用復(fù)合型乳化劑，使得形成的乳液分子結(jié)構(gòu)有助于玻璃纖維的產(chǎn)品性 能。一般生產(chǎn)選用一種醚類或醇類的單一嵌段共聚物做乳化劑，在玻璃纖維表面，單一乳 化劑所做出的乳液沒有復(fù)合型乳化劑所制得的乳液結(jié)合得緊密，往往在玻璃纖維烘干過程 中易發(fā)生遷移。玻璃纖維生產(chǎn)過程中所用浸潤(rùn)劑是由多種浸潤(rùn)劑混合成的混合乳液，其配 制使用基本是物理過程，在玻璃纖維烘干過程中會(huì)伴隨化學(xué)變化，使得纖維表面所涂覆的 浸潤(rùn)劑成膜，使其具有滑爽，耐磨，抗靜電和能與基體樹脂良好相融的性能，采用此方法用 復(fù)合型乳化劑生產(chǎn)的環(huán)氧乳液作為玻璃纖維浸潤(rùn)劑原料生產(chǎn)出的玻璃纖維紗表面不再有 浸潤(rùn)劑遷移現(xiàn)象，更耐磨，靜電小，而且使得玻璃纖維與基體樹脂的相融性即浸透性有所提 高，從原來的10-15s提高現(xiàn)在的5-10s。綜上所述，本發(fā)明公開了一種采用復(fù)合型乳化劑，分段高速剪切等方法，優(yōu)選各組 分及比例制備的新型水溶性環(huán)氧乳液，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了投資少，能耗低，操控簡(jiǎn)單，產(chǎn)品產(chǎn)量 高，質(zhì)量好的目的。


圖1是本發(fā)明混合料反應(yīng)后相態(tài)為所述粗糙豆腐渣狀照片；圖2是本發(fā)明混合料反應(yīng)前相態(tài)照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1按下列步驟和各組分用量制備環(huán)氧乳液a.將液態(tài)環(huán)氧樹脂預(yù)熱至30-40°C，將固態(tài)聚氧乙烯醚類乳化劑和聚氧乙烯酯類 乳化劑預(yù)熱融化至40-55°C ；b.稱量經(jīng)a步驟處理的雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44) 100份、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-40) 5份、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚2份、乙二醇叔丁醚5份，投入到可密閉雙軸攪拌 機(jī)中，先啟動(dòng)低速攪拌30-50min，將混合料混合均勻；c.完成b步驟后開啟高速剪切器，轉(zhuǎn)速2500-3000r/min，并同時(shí)滴加去離子水至 混合料的相態(tài)從平整表面變?yōu)榇植诙垢鼱?，停止加水；d.完成c步驟后提高高速剪切轉(zhuǎn)速至3500-4000r/min以減小分子粒徑，30min后
停機(jī)； e.完成d步驟后停機(jī)30min，在混合料中補(bǔ)加油酸聚氧乙烯酯(0E_6)3份，再以 2500-3000r/min轉(zhuǎn)速剪切攪拌30min，使其與親水基團(tuán)接鏈更穩(wěn)固更充分。f.完成e步驟后滴加余量去離子水，余量去離子水按所需乳液固含量確定，補(bǔ)完 后降低至200-600r/min攪拌30min使其均勻；g.自然冷卻至室溫，出料包裝待用。本例環(huán)氧乳液成品指標(biāo)見下表。實(shí)施例2本例與實(shí)施例1步驟相同，在步驟b和步驟e中各組分用量份數(shù)是b.稱量經(jīng)a步驟處理的雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44) 100份、壬基酚聚氧乙烯醚 (NP-40) 15份、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚3份、乙二醇叔丁醚15份，投入到可密閉雙軸攪 拌機(jī)中，先啟動(dòng)低速攪拌30-50min，將混合料混合均勻；e.完成d步驟后停機(jī)30min，在混合料中補(bǔ)加油酸聚氧乙烯酯(0E_6)5份，再以 2500-3000r/min轉(zhuǎn)速剪切攪拌30min，使其與親水基團(tuán)接鏈更穩(wěn)固更充分。本例環(huán)氧乳液成品指標(biāo)見下表。實(shí)施例3本例與實(shí)施例1步驟相同，在步驟b和步驟e中各組分用量份數(shù)是b.稱量經(jīng)a步驟處理的雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44) 100份、壬基酚聚氧乙烯醚 (NP-40) 10份、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚2份、乙二醇叔丁醚9. 4份投入到可密閉雙軸攪 拌機(jī)中，先啟動(dòng)低速攪拌30-50min，將混合料混合均勻；e.完成d步驟后停機(jī)30min，在混合料中補(bǔ)加油酸聚氧乙烯酯(0E_6) 4. 6份，再以 2500-3000r/min轉(zhuǎn)速剪切攪拌30min，使其與親水基團(tuán)接鏈更穩(wěn)固更充分。本例環(huán)氧乳液成品指標(biāo)見下表。環(huán)氧乳液指標(biāo)對(duì)照表
\ ^fe 處曲分子粒玻纖原
樣Xx (二 _ Λ fff恐Sf保存期(二號(hào))
_(U m)性(S)
NBR-21010-100. 682~5~ 15-20 “0.33-0.383-6 個(gè)『易結(jié)晶
實(shí)施例 115-357. 361~215-200. 36~0. 396~12 個(gè)月無變化
實(shí)施例 28-126. 891-220-250. 36~0. 386-12 個(gè)月無變化
_ 實(shí)施例 310-20 I 7. 12I 1-25-150. 38-0. 426-12 個(gè)月無變化
權(quán)利要求
1.一種新型水溶性環(huán)氧乳液，其特征是所述水溶性環(huán)氧乳液按重量份數(shù)包括以下組分液態(tài)環(huán)氧樹脂100份； 聚氧乙烯醚類乳化劑5-15份； 聚氧丙烯醚類乳化劑2-3份； 聚氧乙烯酯類乳化劑3-5份； 醚類有機(jī)稀釋劑5-12份； 余量去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型水溶性環(huán)氧乳液，其特征是所述水溶性環(huán)氧乳液按重量 份數(shù)優(yōu)選以下組分雙酚A型環(huán)氧樹脂100份； 壬基酚聚氧乙烯醚10份； 烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚2份； 油酸聚氧乙烯酯4. 6份； 乙二醇叔丁醚9. 4份； 余量去離子水。
3.—種權(quán)利要求1所述的新型水溶性環(huán)氧乳液的制備方法，其特征是所述新型水溶性 環(huán)氧乳液通過下列步驟制備a.將液態(tài)環(huán)氧樹脂預(yù)熱至30-40°C，將固態(tài)聚氧乙烯醚類乳化劑和聚氧乙烯酯類乳化 劑預(yù)熱融化至40-55 °C ；b.稱量經(jīng)a步驟處理的液態(tài)環(huán)氧樹脂100份、聚氧乙烯醚類乳化劑5-15份和聚氧丙烯 醚類乳化劑2-3份，稱量醚類有機(jī)稀釋劑5-12份，投入到可密閉雙軸攪拌機(jī)中，先啟動(dòng)低速 攪拌30-50min，將混合料混合均勻；c.完成b步驟后開啟高速剪切器，轉(zhuǎn)速2500-3000r/min，并同時(shí)滴加去離子水至混合 料的相態(tài)從平整表面變?yōu)榇植诙垢鼱?，停止加水；d.完成c步驟后提高高速剪切轉(zhuǎn)速至3500-4000r/min以減小分子粒徑，30min后停機(jī)；e.完成d步驟后停機(jī)30min，在混合料中補(bǔ)加聚氧乙烯酯類乳化劑3_5份，再以 2500-3000r/min轉(zhuǎn)速剪切攪拌30min，使其與親水基團(tuán)接鏈更穩(wěn)固更充分。f.完成e步驟后滴加余量去離子水，余量去離子水按所需乳液固含量確定，補(bǔ)完后降 低至200-600r/min攪拌30min使其均勻；g.自然冷卻至室溫，出料包裝待用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型水溶性環(huán)氧乳液及其制備方法，按100份液態(tài)環(huán)氧樹脂、5-15份聚氧乙烯醚類乳化劑、2-3份聚氧丙烯醚類乳化劑、5-12份醚類有機(jī)稀釋劑的比例，采用可密閉雙軸同步低速與可調(diào)高速攪拌機(jī)，利用可肉眼觀測(cè)操作的相反轉(zhuǎn)法在2500-3000r/min的高速剪切作用下，加水量在5-12份時(shí)相轉(zhuǎn)，再以3500-4000r/min高速剪切30min后停機(jī)，停機(jī)30min后在混合料中補(bǔ)加聚氧乙烯酯類乳化劑3-5份并以2500-3000r/min攪拌30min后加水稀釋制備水溶性環(huán)氧乳液。本發(fā)明采用復(fù)合型乳化劑，分段高速剪切等方法，優(yōu)選各組分及比例制備的新型水溶性環(huán)氧乳液，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了投資少，能耗低，操控簡(jiǎn)單，產(chǎn)品產(chǎn)量高，質(zhì)量好的目的。
文檔編號(hào)C08J3/03GK102127286SQ20111000400
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者傅理軍, 劉術(shù)明, 宗輝, 王清平, 趙尉 申請(qǐng)人:成都至誠玻璃纖維有限公司