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增塑劑是玻璃纖維浸潤劑、粘結劑的重要組成部份,它的主要作用是提高成膜劑、粘結劑的柔韌性及浸透性。工業(yè)中常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酷,鄰苯二甲酸~辛酯、磷酸三丁酯等,此類增塑劑為油溶性,與浸潤劑、粘結劑的配伍性差,甚至有時會降低玻纖制品的浸透性,所以不太適合于玻纖浸潤劑、粘結劑。玻纖浸潤劑和粘結劑中的各種粘結成膜組份,均為高分子聚合物乳液或水溶液,基體樹脂通常為聚酯樹脂、PVAC、環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂。
針對以上樹脂,選擇增塑劑考慮設計為水溶仕聚酯類增塑劑。該類增塑劑與它們都具有極佳的相容性,對玻纖單絲的的粘結性能好,同時與FRP基體樹脂同為聚酯樹脂,二者溶解度參數(shù)非常接近。采用此類增塑劑生產(chǎn)的玻纖紗、布或氈的浸透速度快,并可以與基體樹脂同時固化,界面結合好,F(xiàn)RP制品的耐老化性能好。與低分子量增塑劑相比,它具有遷移小、耐高溫、揮發(fā)少、不容易被水和溶劑抽出等優(yōu)點、因此,它被認為是一種永久性增塑劑。
這些性能特點,也滿足了新拉制出的濕態(tài)玻纖紗在烘干條件下,浸潤劑遷移性小,保證紗的內(nèi)外圈含油率基本一致,紗的各種物化特性穩(wěn)定,達到生產(chǎn)高性能和高穩(wěn)定性優(yōu)質(zhì)玻纖制品的要求,并能使玻纖制品具有較長的質(zhì)保期限。聚酯增塑劑還具有性能可調(diào)性,只要改變二元酸和醇的種類和配比,即可制得增塑效果不同的聚酯增塑劑。
近年來,國外公司紛紛推出適用于玻纖浸潤劑、粘結劑的水性聚酯增塑劑。如意大利DSM公司的聚酯型增塑劑Neoxil-968/60,Neoxil-968/100,應用于浸潤劑、粘結劑配方中,與聚酯、環(huán)氧、PVAC等成膜劑具有良好的相容性,而且塑化效果更加明顯,制得的玻纖制品顏色淺、毛絲少、手感柔韌、浸透性好、粘結性高。
美國的國民淀粉公司、塞拉尼斯公司把聚酯增塑劑和PVAC乳液有機地結合在一起,生產(chǎn)出各種型號的性能各異的高固含量、高浸透性PVAC復配乳液,用含量問達到62%左右,而且貯存穩(wěn)定性好,比如“8834”用作氈用乳液粘結劑,具有粘結強度好、浸透性快、氈面的手感柔軟、制氈過程中同帶結皮少、易于清理等優(yōu)點。如此多的優(yōu)點,與高性能的聚酯增塑劑得到良好應用是分不開的。
20世紀70年代初,我國玻纖行業(yè)研制出了SR-1水溶性聚酯樹脂,因其對玻纖具有良好的粘結性和增塑性而廣泛地用于浸潤劑、粘結劑配方中。
例如:和固色劑配合用作“711”無蠟型浸潤劑;主要用十方格布的生產(chǎn);和水溶性環(huán)氧681配合,用作增強紡織型浸潤劑,主要用于釣魚桿基布、套管用紗、網(wǎng)格布、方格布等:和市售白乳膠配合,用作氈用乳液粘合劑。但在使用中發(fā)現(xiàn),SR-1樹脂顏色較深,塑化效果不理想,從而導致玻纖紗、氈等玻纖制品顏色黃、柔軟度差,浸透性差,粘結強度不夠等一系列問題。
隨著池窯拉絲技術的不斷推廣應用,“ SR-1”遠達不到玻纖浸潤劑和粘結劑對增塑劑的高性能要求。因血研制出高性能的浸潤劑、粘結劑專用聚酯增塑劑,并把它系列化、專門化,配合我
國池窯拉絲技術對浸潤劑、粘結劑的高性能要求,打破國外公司的技術封鎖,并盡可能快的產(chǎn)業(yè)化,顯得尤其重要。
實驗原理
要制得水溶性聚酯增塑劑,我們可以在聚酯分子鏈上引入親水性基團,如磷酸鹽(RS03Na)、羧酸鹽(R-COONH4)、季銨鹽RN+(CH2)3Cl-或RN+(CH3)3Br-等,使其具有親水性、由于玻璃纖維呈負電荷表面特性,同時玻纖浸潤劑所用的潤滑劑往往為陽離子特性,而粘結劑或成膜劑往往為陰離于特性,考慮到對玻纖的粘附性及浸潤劑、粘結劑的配伍穩(wěn)定性,因而沒有采用這些帶離子特性的親水性基因。
在二元醇和二元酸中進行篩選,能夠給聚酯帶來水溶性的單體只有聚乙二醇。那么接下來的技術關鍵就是如何選擇好聚乙二醇的品種,并確定其在配方中的用量及比例。而選擇二元酸,能夠給予聚酯柔軟特性的主要有癸二酸、庚二酸、已二酸等長鏈脂肪酸。由于癸二酸、庚二酸價格昂貴,限制了它們的商業(yè)價值,己二酸價廉易得,在配方中得到優(yōu)先考慮。
聚酯增塑劑的水溶性
所謂水溶,是指聚酯分子通過擴散與水分子均勻混合成分子分散的均相體系。聚酯在水中的溶解過程經(jīng)歷兩個階段;首先是水分子滲入高聚物的內(nèi)部,使高聚物體積膨脹,稱為溶脹;然后才是高分子均勻分散在水中,達到完全溶解。