聚酯成膜劑及玻璃纖維浸潤劑復合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酯樹脂成膜劑,由含芳基的不對稱取代二元醇與二元酸和不飽和二元脂肪酸的縮聚產(chǎn)物及其復配體系,分子量為3000-6500,分子量分布在1.5-4.6之間。本發(fā)明還公開了一種玻璃纖維浸潤劑復合物,包括上述的成膜劑制成的乳液、偶聯(lián)劑、抗靜電劑、pH調節(jié)劑和溶劑。本發(fā)明的聚酯樹脂成膜劑,提高了聚酯樹脂與玻纖及其基體樹脂的相容性和浸透性,減少玻璃纖維復合材料中的“發(fā)白”現(xiàn)象,提高玻璃纖維復合材料的強度和透明度。提高聚酯樹脂分子鏈的不對稱性,提高了聚酯樹脂分子與基體樹脂相容性;提高聚酯的熱穩(wěn)定性,增強成膜的強度和韌性;降低樹脂結晶性能,同時加以分子量控制,增強玻璃纖維成膜劑粘結力和浸透性,改善玻璃纖維制品的強度及外觀。
【專利說明】聚酯成膜劑及玻璃纖維浸潤劑復合物
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚酯成膜劑,本發(fā)明還涉及一種玻璃纖維浸潤劑復合物,屬于化 學助劑領域。
【背景技術】
[0002] 在玻璃纖維及其制品的生產(chǎn)和應用過程中,浸潤劑起著不可替代的關鍵作用,而 成膜劑是浸潤劑中最關鍵的組分,其性能直接決定了浸潤劑的效果,對原絲和紗的性能品 質都具有重要影響,其用量占浸潤劑組分的比重最高可達20-30%。其作用是在拉絲和卷繞 時,將玻璃纖維單絲粘結成原絲,在后續(xù)加工工序中保護纖維,并賦予纖維良好的加工性能 和成型性能,以滿足不同品種玻璃纖維制品的工藝要求。
[0003] 成膜劑的性能主要取決于它的分子結構和分子量,對玻纖的硬挺度、集束性、切割 性、分散性、浸透性等起著關鍵作用,同時也對玻纖的加工性能和玻璃鋼制品性能起著決定 性影響。成膜劑的分子鏈結構主要影響成膜劑分子與其他基體樹脂的相容性以及同玻璃纖 維的粘結能力大?。撼赡┓肿雍铣蓡卧Y構越不對稱,其相容性越好;分子結構中含有 陽離子官能團能顯著增強與玻纖的粘結能力,提高樹脂的浸透性。成膜劑的分子量及分布 對其性能影響重大:通常而言,分子量越大,紗線硬挺度越大,成膜劑在烘制過程中遷移性 越小以及在玻璃纖維與基體樹脂的界面作用力越強;分子量越小,在烘制過程中遷移性加 快,在玻璃纖維與基體樹脂浸透性增強;分子量分布越窄,玻纖應力越均勻,玻纖復合材料 性能越穩(wěn)定。
[0004] 當前,浸潤劑配方中使用的成膜劑類型主要為聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨脂、聚醋 酸乙烯脂等,其中聚脂樹脂成膜劑是由飽和的或不飽和的二元醇與飽和的及不飽和的二元 酸在高溫條件下經(jīng)縮聚反應制得的一種線型高分子化合物,被廣泛使用到噴射紗、SMCjS 切氈、纏繞紗、拉擠紗,以及方格布紡織型浸潤劑中,但在實際運用中發(fā)現(xiàn)以分子結構對稱 型的聚酯樹脂作成膜劑時,由于其較高的結晶度導致使用后玻璃纖維柔軟性、相容性下降、 浸透性變差。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對現(xiàn)有的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種相容性、浸透性、熱穩(wěn)定性和韌性均 很好的聚酯樹脂成膜劑,本發(fā)明還涉及玻璃纖維浸潤劑復合物。
[0006] 為了實現(xiàn)上述第一目的,本發(fā)明的技術方案為:一種聚酯樹脂成膜劑,其特征在 于:由含芳基的不對稱取代二元醇與飽和二元酸和不飽和二元脂肪酸的縮聚產(chǎn)物及其復配 體系,分子量為3000-6500,分子量分布在1. 5-4. 6之間。
[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有浸潤劑用對稱型聚酯樹脂相容性和浸透性較差等不足,提出采用 含芳基的不對稱取代二元醇為原料,同時引入不飽和雙鍵,并通過控制其分子量及其分布, 制備一種新型結構的含芳基不對稱聚酯成膜劑,提高聚酯樹脂與玻纖及其基體樹脂的相容 性和浸透性,減少玻璃纖維復合材料中的"發(fā)白"現(xiàn)象,提高玻璃纖維復合材料的強度和透 明度。采用不對稱取代二醇代替對稱結構的二元醇,能有效提高聚酯樹脂分子鏈的不對稱 性,不對稱性的增強提高了聚酯樹脂分子與基體樹脂相容性;聚酯引入芳香基團,能有效提 高聚酯的熱穩(wěn)定性,增強成膜的強度和韌性;不飽和二元酸代替部分飽和二元酸,所得聚酯 樹脂分子鏈中由于含有一定數(shù)量的不飽和雙鍵,能與基材中的活潑單體發(fā)生交聯(lián)反應,形 成牢固的化學鍵,可有效降低樹脂結晶性能,同時加以分子量控制,可增強玻璃纖維成膜劑 的粘結力和浸透性,顯著改善玻璃纖維制品的強度及外觀。
[0008] 在上述方案中,優(yōu)選:所述含芳基的不對稱取代二元醇為:
[0009]
【權利要求】
1. 一種聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:由含芳基的不對稱取代二元醇與飽和二元酸 和不飽和二兀脂肪酸的縮聚產(chǎn)物及其復配體系,分子量在3000-6500之間,分子量分布在 1. 5-4. 6 之間。
2. 根據(jù)權利要求1所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:所述含芳基的不對稱取代二元 醇為:
_中的至少一種, 其中R為:-H,-CH3, -CH2CH3;Ar為:
3. 根據(jù)權利要求2所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:所述飽和二元酸為丁二酸、己二 酸、辛二酸、癸二酸中的至少一種。
4. 根據(jù)權利要求2所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:所述不飽和二元脂肪酸為丁烯 二酸、2-戊烯-1,5-二酸、3-己烯-1,6-二酸、3, 5-辛二烯-1,8-二酸、3-辛烯-1,8-二酸 中的至少一種或它們的酸酐。
5. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:其制備方法為按照如 下步驟完成: (1) 、在反應器中依次投入含芳基的不對稱取代二元醇、飽和二元酸、攜水劑和催化劑, 攜水劑重量為整個反應體系的20-40%,催化劑質量小于整個反應體系重量的1%,醇酸摩 爾比為:1. 1-1. 2:1 ; (2) 、通入氮氣置換反應體系中的空氣,攪拌,升溫至160-220°C后反應2-3h; (3) 、降溫并控制溫度在155-175°C,加入飽和二元酸質量百分比15-30 %的不飽和二 元脂肪酸,繼續(xù)反應2-3h; (4) 、檢測酸值低于30mgK0H/g時,停止反應,減壓蒸饋,去除攜水劑、生成的水及未反 應完全的醇; (5) 、繼續(xù)通氮氣冷卻至室溫得粘稠狀產(chǎn)品。
6. 根據(jù)權利要求5所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:所述攜水劑為甲苯、二甲苯、三 甲苯。
7. 根據(jù)權利要求5所述聚酯樹脂成膜劑,其特征在于:所述催化劑為硫酸、磷酸、對甲 基苯磺酸。
8. -種玻璃纖維浸潤劑復合物,其特征在于:包括權利要求1中的成膜劑制成的乳液、 偶聯(lián)劑、抗靜電劑、pH調節(jié)劑和溶劑,它們的質量份數(shù)比為25-45 :0. 1-1. 3:0. 2-1. 2:0. 3-1 .8:50. 7-74. 4。
9. 根據(jù)權利要求8所述玻璃纖維浸潤劑復合物,其特征在于:所述成膜劑乳液的制備 方法為:(1)將有機溶劑和成膜劑攪拌混合均勻并升溫至80-100°C,有機溶劑與成膜劑的 重量比為2-5 :95-98 ; (2) 用部分水將乳化劑溶解,乳化劑溶液升溫至80-90°C,并在攪拌下緩慢滴入成膜劑 中,1. 5-2小時內滴完,并保溫攪拌2-3小時,得到混合乳液,其中乳化劑的量為乳液體系總 重量的2-5%,水的總量為乳液體系總重量的50% -70%,用于溶解乳化劑的水的量為水的 總量的80-90% ; (3) 將剩余水加入上述混合乳液中,攪拌均勻冷卻至室溫,調整pH值在6. 5-7. 5,制得 成膜劑乳液。
10.根據(jù)權利要求8所述玻璃纖維浸潤劑復合物,其特征在于:所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián) 齊U,所述抗靜電劑為新型雙子陽離子表面活性劑中的至少一種,所述溶劑為水、單甲基丙二 醇醚、單甲基乙二醇醚、乙醇、丙醇、異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、二氯乙烷、三氯甲 烷中的一種或幾種;PH值調節(jié)劑為磷酸、碳酸、乙酸、檸檬酸、酒石酸及其鉀鹽(鈉鹽)中的 一種或幾種。
【文檔編號】C08J5/08GK104311807SQ201410544928
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權日:2014年10月15日
【發(fā)明者】黃偉九, 陳志
申請人:重慶理工大學