提高石英纤维抗拉强度的浸润剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型提高石英纤维抗拉强度浸润剂的组成物。该浸润剂主要由主成膜剂水溶性聚氨酯树脂乳液和水溶性环氧树脂乳液、辅助成膜剂水溶性环氧树脂、水溶性润滑剂、水溶性纳米级二氧化硅悬浮液、水溶性纳米级氧化铝悬浮液、硅烷偶联剂、pH调节剂及去离子水配制而成。本发明与现有技术相比，在拉制石英纤维单丝和合股过程中产生的毛羽量少，在高温条件下石英纤维抗拉强度较高，具有较好的生产工艺性能和应用性能。
【专利说明】提高石英纤维抗拉强度的浸润剂
【技术领域】:
[0001]本发明涉及石英纤维生产制造【技术领域】，提供一种提高石英纤维抗拉强度浸润剂的组成物。以水溶性聚氨酯树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性环氧树脂、水溶性润滑剂、水溶性纳米级二氧化硅悬浮液、水溶性纳米级氧化铝悬浮液、硅烷偶联剂为主体。它具有良好的集束性、润滑性和成膜性，将这种浸润剂涂覆在石英纤维表面，使石英纤维具有高温条件下抗拉强度高、柔软与树脂有良好的相容性等特性。
【背景技术】:
[0002]石英纤维具有极好的电结缘性、耐热性、高温透波性、优良的介电性能和化学稳定性，它能经受长时间的高温而不产生收缩。利用石英纤维的电绝缘性可以应用在:军事航天器的雷达天线屏蔽器上；利用石英纤维的耐热性可以应用在:宇宙飞船、导弹和火箭推进器的防火及隔热系统，是石棉和陶瓷纤维的替代产品。最近，作为高温空气过滤及光催化基材越来越来多的石英纤维产品被广泛使用。但是，石英纤维未经表面处理时其抗拉强度非常小，在拉制石英纤维单丝和合股过程中产生大量的毛羽，容易产生断头，实际应用很困难。为了使石英纤维在拉制和合股过程中产生的毛羽少，折断少，使生产出的石英纤维柔软、耐磨擦和润滑性好等技术要求，必须在石英纤维表面涂覆表面处理剂即浸润剂提高它的各项性能。以前石英纤维表面涂覆的浸润剂在高温条件下逐渐挥发，它的抗拉强度逐渐衰减，影响其高温使用性能。因此，开发一种新型石英纤维浸润剂，这种浸润剂中含有一定量的耐高温无机纳米微粒，当它被涂覆在石英纤维表面时并通过烘干工艺，在石英纤维表面形成耐高温保护膜。这种浸润剂具 有良好的集束性、润滑性和成膜性，经过处理的石英纤维具有高温条件下抗拉强度高、柔软与树脂有良好的相容性等特性。它的加工生产过程是环保的，不会引起任何健康和安全问题。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供一种提高石英纤维抗拉强度的浸润剂。它以有机高分子为主体，加入水溶性纳米级二氧化硅悬浮液和水溶性纳米级氧化铝悬浮液，填补石英纤维表面的微小裂纹，并且通过合理的烘干工艺，使纳米级微小颗粒扩散成均匀连续的耐高温保护膜，并与石英纤维表面粘接牢固，使石英纤维表面光滑无缺陷，提高石英纤维在高温条件下的抗拉强度，满足各种不同用途的产品需求。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]一种提高石英纤维抗拉强度浸润剂，其各成分占浸润剂总重量的百分比为:
[0006](A)水溶性聚氨酯树脂乳液5 -20
(B)水溶性环氧树脂乳液2-8
(C)水溶性环氧树脂1-8
(D)水溶性润滑剂2-9
(E)水溶性纳米级二氧化硅悬浮液1-10
(F)水溶性纳米级氧化铝悬浮液1-8
(G)硅烷偶联剂0.3-3
(H)PH 调节剂0.02-2
(I)余量为去离子水
[0007]以下对本发明进行详细说明:
[0008]1.本发明(A)成分水溶性聚氨酯树脂乳液采用改性聚氨酯树脂乳化制成，其分子量为4000-6000的范围，乳液平均粒子直径0.2-2.0um。
[0009]2.本发明⑶成分水溶性环氧树脂乳液采用环氧树脂乳化制成，其分子量为300-1000的范围，乳液平均粒子直径0.2-2.0um。
[0010]3.本发明(C)成分 水溶性环氧树脂采用通过化学改性的水溶性环氧树脂。
[0011]4.本发明(D)成分水溶性润滑剂采用阳离子类润滑剂或矿物油类润滑剂中的一种。
[0012]5.本发明(E)成分水溶性纳米级二氧化硅悬浮液采用二氧化硅粒径在1-1OOnm范围的二氧化硅悬浮液制成。
[0013]6.本发明(F)成分水溶性纳米级氧化铝悬浮液采用氧化铝粒径在1-1OOnm范围的氧化铝悬浮液制成。
[0014]7.本发明(G)成分硅烷偶联剂系指乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的一种。
[0015]8.本发明(H)成分系指柠檬酸、冰醋酸、甲酸、乙酸或硼酸中的一种。
[0016]9.本发明(I)成分为经过处理的去离子水。
[0017]以上各成分按照比例经过物理混合，均匀搅拌后，在拉制石英纤维的生产制造过程中，将其涂覆在石英纤维的表面，生产出的石英纤维广泛应用在高温、能源、化工及建材等行业的保温和防腐等材料的【技术领域】。
[0018]本发明与现有技术相比，石英纤维在实际生产中产生的毛羽量少，在高温条件下石英纤维的抗拉强度高，具有较好的生产工艺性和使用性能。
【具体实施方式】:
[0019]本发明是由以下成分所组成的乳状液:水溶性聚氨酯树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性环氧树脂、水溶性润滑剂、水溶性纳米级二氧化硅悬浮液、水溶性纳米级氧化铝悬浮液、硅烷偶联剂、PH调节剂和去离子水。其中聚氨酯树脂乳液采用水溶性聚氨酯树脂乳化制成，其分子量为4000-6000的范围，乳液平均粒子直径为0.2-2.0微米，水溶性聚氨酯树脂乳液占浸润剂总重量的5-20% ;水溶性环氧树脂乳液采用环氧树脂乳化制成，其分子量为300-1000的范围，乳液平均粒子直径为0.2-2.0微米，水溶性环氧树脂乳液占浸润剂总重量的2-8% ;水溶性环氧树脂采用通过化学改性的水溶性环氧树脂，水溶性环氧树脂占浸润剂总重量的1-8% ;水溶性润滑剂采用阳离子类润滑剂或矿物油类润滑剂中的一种，水溶性润滑剂占浸润剂总重量的2-9% ;水溶性纳米级二氧化硅悬浮液采用二氧化硅粒径在1-1OOnm范围的二氧化硅悬浮液制成，水溶性纳米级二氧化硅悬浮液占浸润剂总重量的1-10% ;水溶性纳米级氧化铝悬浮液采用氧化铝粒径在1-1OOnm范围的氧化铝悬浮液制成，水溶性纳米级氧化铝悬浮液占浸润剂总重量的1-8% ;硅烷偶联剂采用乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的一种，硅烷偶联剂占浸润剂总重量的
0.3-3% ;PH调节剂采用柠檬酸、冰醋酸、甲酸、乙酸或硼酸中的一种，调节剂占浸润剂总重量的0.02-2% ;余量为去离子水。将上述物质按照比例经过物理混合，均匀搅拌后即得到本发明实施例。
[0020]提高石英纤维抗拉强度浸润剂的配制方法:
[0021]1.在配制釜中加入四分之一总量的去离子水，然后加入PH调节剂的量，均匀搅拌3-5分钟后，使PH值为2-3，缓慢加入浸润剂成分中的硅烷偶联剂，持续搅拌50分钟，至溶液表面变澄清无油花。搅拌速度不要太快，否则容易带入气泡。
[0022]2.将浸润剂成分中的水溶性聚氨酯树脂乳液成膜剂倒入第一步已配制的溶液中，均匀搅拌20分钟。
[0023]3.将浸润剂成分中的水溶性环氧树脂乳液成膜剂倒入第二步已配制的溶液中，持续搅拌20分钟。
[0024]4.将浸润剂成分中的润滑剂均匀搅拌5分钟，然后加入温度为60°C _70°C的四分之一总量去离子水，连续搅拌20分钟并冷却到室温倒入第三步已配制的溶液中，继续搅拌20分钟。
[0025]5.将浸润剂成分中的水溶性纳米级二氧化硅悬浮液和水溶性纳米级氧化铝悬浮液均匀搅拌5分钟，然后加 入四分之一总量去离子水，持续搅拌20分钟，然后倒入第四步已配制的溶液中，继续搅拌20分钟。
[0026]6.在第五步已配制的溶液中加入余量的去离子水，持续搅拌20分钟。最终产品PH值控制在4-6之间，若浸润剂的PH值不能达到最佳范围，加入适量的PH调节剂进行调整，并进行均匀搅拌，直至PH值达到最佳范围，即可使用。
【权利要求】
1.本发明公开了一种新型提高石英纤维抗拉强度浸润剂的组成物。该浸润剂主要由主成膜剂水溶性聚氨酯树脂乳液和水溶性环氧树脂乳液、辅助成膜剂水溶性环氧树脂、水溶性润滑剂、水溶性纳米级二氧化硅悬浮液、水溶性纳米级氧化铝悬浮液、硅烷偶联剂、PH调节剂及去离子水配制而成。本发明与现有技术相比，在拉制石英纤维单丝和合股过程中产生的毛羽量少，在高温条件下石英纤维抗拉强度较高，具有较好的生产工艺性能和应用性倉泛。
2.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的浸润剂各组分重量百分比为:水溶性聚氨酯树脂乳液5-20%、水溶性环氧树脂乳液2-8%、水溶性环氧树脂1-8%、水溶性润滑剂2-9%、水溶性纳米级二氧化硅悬浮液1-10%、水溶性纳米级氧化铝悬浮液1_8%、硅烷偶联剂0.3-3%、PH调节剂0.02-2%，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的水溶性聚氨酯树脂乳液的分子量为4000-6000，乳液平均粒子直径0.2-2.0um。
4.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的水溶性环氧树脂乳液的分子量为300-1000，乳液平均粒子直径0.2-2.0um。
5.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的水溶性环氧树脂是通过化学改性的水溶性环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的水溶性纳米级二氧化硅悬浮液的粒子直径为l-100nm。
7.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的水溶性纳米级氧化铝悬浮液的粒子直径为1-lOOnm。
8.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的硅烷偶联剂采用乙烯基硅烷偶联剂、氣基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的一种。
9.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于:所述的PH调节剂采用柠檬酸、冰醋酸、甲酸、乙酸或硼酸中的一种。
【文档编号】C03C25/42GK103466966SQ201210185323
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】王长虹, 金钰 申请人:天津市硅酸盐研究所