一種環(huán)氧管道短切用合股紗的浸潤劑(一)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種玻璃纖維熱固性樹脂技術(shù)，特別是一種增強環(huán)氧管道短切用合股紗的浸潤劑。(二)

背景技術(shù)：
玻璃鋼管道的連續(xù)纏繞成型生產(chǎn)工藝，采用直接紗和合股紗兩種玻璃纖維作為增強材料，直接紗主要起增強環(huán)向強度，而合股紗主要起著增強軸向強度的作用。據(jù)市場調(diào)研，目前為止，環(huán)氧樹脂由于特殊的固化工藝，連續(xù)纏繞成型工藝一直沒有應(yīng)用在生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼管道上。國外某著名管道生產(chǎn)廠商經(jīng)過多年的研究，率先開始使用連續(xù)纏繞成型生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼管道，但是市場上還沒有一款專門增強環(huán)氧樹脂的合股紗，廠家只能用增強聚酯的合股紗來代替，最終環(huán)氧玻璃鋼管道的性能深受影響。目前已有文獻報道了環(huán)氧高壓管道用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑,例如CN103771732A，但是直接紗和合股紗的浸潤劑由于應(yīng)用方式不同具有不盡相同的性能要求：直接紗是纏繞在管道上的，浸潤劑賦予紗線毛羽少、和樹脂相容性好使管道制品強度高即可；而合股紗是短切成5cm長度后在散落在管道上，這就要求浸潤劑賦予紗線以下性能：一定的硬挺度、低靜電、毛羽少、和樹脂相容性好、使管道制品強度高等。因此，環(huán)氧高壓管道用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑不能直接轉(zhuǎn)用于合股紗。所以，目前對于設(shè)計一款增強環(huán)氧管道短切用合股紗的浸潤劑具有迫切要求。(三)

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)氧管道短切用合股紗的浸潤劑，采用該浸潤劑生產(chǎn)的合股紗，不但短切分散性好，而且與環(huán)氧樹脂有良好的相溶性，浸透速度快，并且能大大提高環(huán)氧玻璃鋼管道的機械性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種環(huán)氧管道短切用合股紗的浸潤劑，所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、抗靜電劑A、抗靜電劑B、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的4～12％，余量為水(包括原料自身帶的水加上配制浸潤劑加入的去離子水)；所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述潤滑劑采用水溶性的油脂類潤滑劑；所述抗靜電劑A采用具有較強吸水能力的無機鹽類抗靜電劑；所述抗靜電劑B采用具有較強吸水能力的有機鹽類抗靜電劑；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，其中環(huán)氧樹脂的分子量在200～1000；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，其中環(huán)氧樹脂的分子量在1500～3000；所述pH值調(diào)節(jié)劑通常采用酸；各組分用量占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下，其中若組分以分散體系形式加入，則其用量以其固含量計：進一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑中各組分用量占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下：本發(fā)明所述的浸潤劑pH值在2～7，優(yōu)選pH值在3～6。本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑一般采用帶環(huán)氧基、乙烯基或氨基的硅烷基偶聯(lián)劑，本發(fā)明適用的硅烷偶聯(lián)劑可選用的產(chǎn)品牌號有A‐174、A‐1100、A‐187、A‐172等。偶聯(lián)劑一般含有無機和有機兩個基團，無機基團水解成硅醇基團與玻璃表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，而偶聯(lián)劑的有機基團與被增強的樹脂基團發(fā)生反應(yīng)，因此偶聯(lián)劑起到與玻璃纖維和基體樹脂間的偶聯(lián)作用，是影響玻璃纖維強度以及玻璃纖維制品強度的關(guān)鍵。在本發(fā)明浸潤劑中，硅烷偶聯(lián)劑的使用量一般占浸潤劑固體質(zhì)量的3～15％，以保證有足夠的含量來保護纖維和偶聯(lián)作用，本發(fā)明優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑的用量為浸潤劑固體質(zhì)量的8～12％。本發(fā)明的潤滑劑可采用水溶性的有機化合物，特別是PEG類潤滑劑，如PEG600、PEG1000、PEG3000等。一般采用的質(zhì)量以固含量計為浸潤劑固體質(zhì)量的1～10％。潤滑劑需具有下述必備條件：能夠可乳化或水溶性，分子量不能太高，具有低表面張力，不與浸潤劑中其它成分起反應(yīng)。潤滑劑的用量以滿足玻璃纖維在拉絲、后處理、使用過程中的潤滑效果為標準，設(shè)計的原則是夠用就可，太多的潤滑劑會影響原絲之間的粘結(jié)性，降低紗線的硬挺性以至于會影響玻璃纖維在管道中的分散效果，同時還會降低最終玻璃鋼管道的機械性能。本發(fā)明中潤滑劑采用的最佳用量范圍為浸潤劑固體質(zhì)量的2～5％。本發(fā)明中的抗靜電劑A為具有較強吸水能力的無機鹽類物質(zhì)，抗靜電劑B為具有較強吸水能力的有機鹽類物質(zhì)，采用這兩種抗靜電劑，可加強產(chǎn)品在使用過程中的抗靜電效果。由于環(huán)氧管道客戶主要分布在中東地區(qū)，那里氣候干燥，溫度高、濕度非常低，對靜電要求非常高。玻璃纖維在使用過程中與接觸點的摩擦，會產(chǎn)生靜電，如果玻璃纖維表面沒有導(dǎo)電成分，玻璃纖維在使用過程中產(chǎn)生的靜電會大量的吸附在刀棍上，時間長了再成團掉下，這樣管道中的玻璃纖維分布就不均勻，造成管道的質(zhì)量缺陷。本發(fā)明采用雙靜電劑配方體系，即抗靜電劑A選自具有較強吸水能力的無機鹽類物質(zhì)，如氯化鋰、硝酸鋰、氯化銨等，優(yōu)選氯化鋰；抗靜電劑B為具有較強吸水能力的有機鹽類物質(zhì)，如烷基磺酸鹽、脂肪胺聚氧乙烯醚季銨鹽、硫酸甲酯鹽、咪唑啉金屬鹽等，優(yōu)選脂肪胺聚氧乙烯醚季銨鹽。抗靜電劑采用的最佳用量范圍為浸潤劑固體質(zhì)量的2～6％，具體的比例，根據(jù)實驗測試結(jié)果確定用量。本發(fā)明的成膜劑A、成膜劑B作為浸潤劑的主要成分起到保護纖維，并對最終制品的機械強度起著決定性的影響。通?？蛇x用的成膜劑有聚酯乳液、環(huán)氧乳液和聚醋酸乙烯酯乳液等。需要在以上幾種成膜劑中挑選合適的種類。在實際生產(chǎn)中合股紗一般比較常用的成膜劑配合(成膜劑A/成膜劑B)：聚酯/聚醋酸乙烯酯、環(huán)氧/聚酯、環(huán)氧/環(huán)氧。為了提高與環(huán)氧樹脂的相溶性，使環(huán)氧管道達到更高的力學(xué)強度，本發(fā)明采用環(huán)氧/環(huán)氧的配合，即采用兩種環(huán)氧樹脂乳液組合使用，其中環(huán)氧樹脂乳液A中環(huán)氧樹脂的分子量相對較小，一般在200-1000，優(yōu)選分子量在700-1000；環(huán)氧樹脂乳液B中環(huán)氧樹脂的分子量相對較大，一般可在1500-3000，優(yōu)選分子量在2300-3000。本發(fā)明優(yōu)選環(huán)氧乳液A的用量以其固含量計為浸潤劑固體質(zhì)量的30～50％，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液B的用量以其固含量計為浸潤劑固體質(zhì)量的30～50％，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液A和環(huán)氧樹脂B的總用量以它們的固含量計為浸潤劑固體質(zhì)量的70～85％，更優(yōu)選為75～85％。本發(fā)明最優(yōu)選環(huán)氧乳液A與環(huán)氧乳液B的用量比以各自固含量之比計為1～1.2:1。本發(fā)明采用不同分子量的環(huán)氧乳液搭配使用，主要考慮到玻璃纖維的集束性、硬挺性、浸透性：當使用分子量小的乳液，對應(yīng)的玻璃纖維硬挺度低，集束性差，但浸透速度快；而使用分子量大的乳液，對應(yīng)的玻璃纖維硬挺度高，集束性好，但浸透速度偏慢。兩者搭配使用，就可以使玻璃纖維就滿足集束性好，硬挺度適中，浸透好，與基體樹脂又有良好的相容性。本發(fā)明采用這樣的組合可保證玻璃纖維在管道中分散均勻，毛羽少，浸透快，有環(huán)氧樹脂有良好的相溶性，大大提高了玻璃鋼管道的機械強度。本發(fā)明使用的環(huán)氧樹脂乳液可使用市售商品。本發(fā)明的pH調(diào)節(jié)劑用于偶聯(lián)劑的分散和水解，通常采用酸，有機酸或無機酸均可，如醋酸、檸檬酸、鹽酸、甲酸等。浸潤劑中偶聯(lián)劑的分散需要在一定的pH條件下水解，具體看偶聯(lián)劑的種類和分散要求。配制好的浸潤劑，一般要求在一定的pH范圍內(nèi)較為穩(wěn)定，pH的范圍一般可在3～11，通常會在3～7之間的酸性環(huán)境。本發(fā)明中pH調(diào)節(jié)劑可選用醋酸。本發(fā)明環(huán)氧管道短切用合股紗浸潤劑的配制方法包括以下步驟：在一個干凈的容器中加入總量的40％～50％的去離子水，然后再加入浸潤劑成分中的pH調(diào)節(jié)劑，充分攪拌3～5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌25‐30分鐘；浸潤劑中的潤滑劑在5倍于其量的溫去離子溫水(50～60℃)中充分攪拌稀釋成不飽和溶液后加入容器；浸潤劑中抗靜電劑A采用為其5倍重量的水進行溶解為不飽和溶液后加入容器，抗靜電劑B采用為其重量的5倍熱水(90℃以上)溶解為不飽和溶液后加入容器，浸潤劑中成膜劑A和成膜劑B采用成膜劑量的2倍的水進行稀釋后加入容器，若浸潤劑pH值不能達到最佳范圍，加入適量的pH調(diào)節(jié)劑進行調(diào)整并攪拌均勻，直至pH值達到最佳范圍。本發(fā)明玻璃纖維的可燃物含量(即浸潤劑涂附在玻璃纖維上的量占玻璃纖維質(zhì)量的比例)一般控制在0.6～1.2％，具體的值需要根據(jù)原料本身的性能，從產(chǎn)品需要達到的性能指標和實驗測試結(jié)果來看，可燃物含量在0.7～1.0％生產(chǎn)的產(chǎn)品，使用性能和機械強度能夠滿足要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的浸潤劑生產(chǎn)的玻璃纖維產(chǎn)品具有適當?shù)挠餐π?、良好的切割性和分散性，毛羽少，并和環(huán)氧樹脂有良好的相容性，從而提高了環(huán)氧玻璃鋼管道的力學(xué)強度，滿足市場及應(yīng)用需求。(四)具體實施方式以下通過實施例對本發(fā)明進行具體的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受以下實施例的任何制約。本發(fā)明實施例使用的浸潤劑各組分如下：所述偶聯(lián)劑使用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，產(chǎn)品牌號為A-187；所述潤滑劑使用：PEG1000所述成膜劑A為環(huán)氧樹脂乳液，產(chǎn)品牌號為Neoxil8294(生產(chǎn)廠家：荷蘭DSM公司)；所述成膜劑B為環(huán)氧樹脂乳液，產(chǎn)品牌號為Neoxil961(生產(chǎn)廠家：意大利Como公司)；所述抗靜電劑A采用氯化鋰；所述抗靜電劑B采用脂肪胺聚氧乙烯醚季銨鹽(生產(chǎn)廠家：美國DSM公司)；所述pH值調(diào)節(jié)劑采用醋酸。下表為具體的配方實例和按照一定的玻璃纖維生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)出的2400Tex合股紗的具體測試結(jié)果。本發(fā)明實施例中，水的含量占浸潤劑總質(zhì)量的93％，其中的數(shù)值均為各組分以其固含量計占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比。組分實例1實例2實例3實例4實例5實例6偶聯(lián)劑810981110潤滑劑44433.53.5環(huán)氧樹脂乳液A504542.540.53734環(huán)氧樹脂乳液B303336.540.540.544.5抗靜電劑A333333抗靜電劑B333333pH調(diào)節(jié)劑222222配方固體含量比例合計100100100100100100產(chǎn)品的可燃物含量0.850.830.880.850.780.90本次實驗例采用的拉絲工藝為2400H鉑金漏板拉絲，最終的每根原絲由100根單絲合股而成，單纖直徑控制在14微米，烘干工藝采用隧道式熱風(fēng)烘干，烘干時間為13小時，合股為2400tex。這些配方實例的測試結(jié)果如下：測試性能實例1實例2實例3實例4實例5實例6產(chǎn)品的線密度(tex)239624012409240823932402硬挺度(mm)110104126132143145分散性不好不好好好好好毛羽(mg/kg)151823276078環(huán)氧樹脂中浸透性透明透明透明透明少量白絲少量白絲以上測試數(shù)據(jù)是按照通用的玻璃纖維產(chǎn)品測試方法測試。從以上的配方測試實例中，我們可以從中看出，實例3和實例4最符合設(shè)計的要求，但以上比例仍有優(yōu)化的空間。本發(fā)明實施例根據(jù)環(huán)氧管道短切用紗的技術(shù)特點，通過浸潤劑原料的選擇，配方的優(yōu)化，采用合適的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出滿足該領(lǐng)域需求的無堿玻璃纖維合股無捻粗紗產(chǎn)品。