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增塑劑是玻璃纖維浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑的重要組成部份,它的主要作用是提高成膜劑、粘結(jié)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(lèi)增塑劑為油溶性,與浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑的配伍性差,甚至有時(shí)會(huì)降低玻纖制品的浸透性,所以不太適合于玻纖浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑。玻纖浸潤(rùn)劑和粘結(jié)劑中的各種粘結(jié)成膜組份,均為高分子聚合物乳液或水溶液,基體樹(shù)脂通常為聚酯樹(shù)脂、PVAC、環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂。
針對(duì)以上樹(shù)脂,選擇增塑劑考慮設(shè)計(jì)為水溶仕聚酯類(lèi)增塑劑。該類(lèi)增塑劑與它們都具有極佳的相容性,對(duì)玻纖單絲的的粘結(jié)性能好,同時(shí)與FRP基體樹(shù)脂同為聚酯樹(shù)脂,二者溶解度參數(shù)非常接近。采用此類(lèi)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(shù)脂同時(shí)固化,界面結(jié)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(diǎn)、因此,它被認(rèn)為是一種永久性增塑劑。
這些性能特點(diǎn),也滿足了新拉制出的濕態(tài)玻纖紗在烘干條件下,浸潤(rùn)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(dá)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(zhǎng)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(lèi)和配比,即可制得增塑效果不同的聚酯增塑劑。
近年來(lái),國(guó)外公司紛紛推出適用于玻纖浸潤(rùn)劑、粘結(jié)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(yīng)用于浸潤(rùn)劑、粘結(jié)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(jié)性高。
美國(guó)的國(guó)民淀粉公司、塞拉尼斯公司把聚酯增塑劑和PVAC乳液有機(jī)地結(jié)合在一起,生產(chǎn)出各種型號(hào)的性能各異的高固含量、高浸透性PVAC復(fù)配乳液,用含量問(wèn)達(dá)到62%左右,而且貯存穩(wěn)定性好,比如“8834”用作氈用乳液粘結(jié)劑,具有粘結(jié)強(qiáng)度好、浸透性快、氈面的手感柔軟、制氈過(guò)程中同帶結(jié)皮少、易于清理等優(yōu)點(diǎn)。如此多的優(yōu)點(diǎn),與高性能的聚酯增塑劑得到良好應(yīng)用是分不開(kāi)的。
20世紀(jì)70年代初,我國(guó)玻纖行業(yè)研制出了SR-1水溶性聚酯樹(shù)脂,因其對(duì)玻纖具有良好的粘結(jié)性和增塑性而廣泛地用于浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑配方中。
例如:和固色劑配合用作“711”無(wú)蠟型浸潤(rùn)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(qiáng)紡織型浸潤(rùn)劑,主要用于釣魚(yú)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(shù)脂顏色較深,塑化效果不理想,從而導(dǎo)致玻纖紗、氈等玻纖制品顏色黃、柔軟度差,浸透性差,粘結(jié)強(qiáng)度不夠等一系列問(wèn)題。
隨著池窯拉絲技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,“ SR-1”遠(yuǎn)達(dá)不到玻纖浸潤(rùn)劑和粘結(jié)劑對(duì)增塑劑的高性能要求。因血研制出高性能的浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑專(zhuān)用聚酯增塑劑,并把它系列化、專(zhuān)門(mén)化,配合我
國(guó)池窯拉絲技術(shù)對(duì)浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑的高性能要求,打破國(guó)外公司的技術(shù)封鎖,并盡可能快的產(chǎn)業(yè)化,顯得尤其重要。
實(shí)驗(yàn)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(tuán),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(fù)電荷表面特性,同時(shí)玻纖浸潤(rùn)劑所用的潤(rùn)滑劑往往為陽(yáng)離子特性,而粘結(jié)劑或成膜劑往往為陰離于特性,考慮到對(duì)玻纖的粘附性及浸潤(rùn)劑、粘結(jié)劑的配伍穩(wěn)定性,因而沒(méi)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(jìn)行篩選,能夠給聚酯帶來(lái)水溶性的單體只有聚乙二醇。那么接下來(lái)的技術(shù)關(guān)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(zhǎng)鏈脂肪酸。由于癸二酸、庚二酸價(jià)格昂貴,限制了它們的商業(yè)價(jià)值,己二酸價(jià)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(guò)擴(kuò)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(guò)程經(jīng)歷兩個(gè)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(chēng)為溶脹;然后才是高分子均勻分散在水中,達(dá)到完全溶解。