СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА Российский патент 1995 года по МПК C03C25/02 

Изобретение относится к замасливающим композициям для стеклянного волокна, наносимым в процессе выработки.

Стеклянное волокно с нанесенной на него замасливающей композицией предназначено для армирования пластиков.

Известен состав по способу замасливания стеклянного волокна, включающий эмульсию непластифицированного сополимера винилацетата, винил-три-(бетаметоксиэтокси)-силан, метакрилатхлорид хрома, амид и воду [1].

Недостатком этого состава являются низкие адгезионные и прочностные характеристики получаемого с применением обработанной нити стеклопластика.

Наиболее близким по технической сущности, области применения и достигаемому результату к изобретению является состав для обработки стеклянного волокна, содержащий поливинилацетатную дисперсию, аппрет, ПАВ и дистиллированную воду [2].

Этот состав используется при выработке комплексных стеклонитей, предназначенных для изготовления ровинга, с последующим использованием его для армирования стеклопластиков на основе полиэфирных смол.

Однако этому составу присущи следующие недостатки:
низкие показатели прочности на изгиб при испытаниях стеклопластика в исходном состоянии;
значительная потеря прочности на изгиб после воздействия агрессивной среды (воды, кислоты и щелочи);
многокомпонентность;
сложная технологическая схема приготовления состава для обработки стеклянного волокна.

Целью изобретения является упрощение технологии приготовления состава для обработки за счет уменьшения числа компонентов в рецептуре, увеличение адгезионных характеристик на границе раздела фаз стеклянное волокно - состав для обработки - полимерная матрица, увеличение прочностных характеристик стеклопластика в исходном состоянии и после воздействия агрессивных сред (воды, кислоты и щелочи).

Это достигается тем, что состав для обработки, содержащий поливинилацетатную дисперсию, аппрет, ПАВ и дистиллированную воду, содержит в качестве аппрета 3-[N,N-бис(2-гидрокси-3-метакрилокси)ами-но]пропил(триэтокси)силан, в качестве ПАВ - смесь малеиновокислых солей производных 2-алкил-2-имидазолинов и алкиламидоаминов и дополнительно уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Поливинилацетатная дисперсия 3 - 8
3-[N,N-бис(2-гидрокси-
3-метакрилокси)амино]-
пропил(триэтокси)- силан 0,2 - 0,75
Смесь малеиновокис-
лых солей производных
2-алкил-2-имидазолинов и алкиламидоаминов 0,01 - 0,25 Уксусная кислота 0,1 - 0,4
Вода дистиллиро- ванная Остальное
Аппрет формулы
(CH₂= CHCH₂)₂N(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃ (продукт 116-382, опытный). Характеристика продукта 116-382 Внешний вид вязкая жид-
кость от светло-
желтого до -
желтого цвета
Кинематическая вяз-
кость, мм²/с, при 20^оС, не более 200
Массовая доля азо- та, % 1,6 - 2,0 Бромное число 49 - 59 Мол. м. 505 Плотность, г/см³ 1
В качестве ПАВ используется смесь малеиновокислых солей производных 2-алкил-2-имидазолинов и алкиламидоаминов.

Структурная формула
(CH₂CH₂NH)_nX_y где R - алифатический радикал с числом углеродных атомов от 8 до 25;
n = 1, 2, 3;
X = H, COR;
y - 1, 2.

Характеристика ПАВ (опытного) Внешний вид паста свет-
ло-желтого или
светло-корич-
невого цвета
Температура плав- ления, ^оС 35 - 55
Массовая доля актив- ного вещества, % 50 - 80
Температура разло- жения соли, ^оС 180 - 200 имидазолина, ^оС 300 - 350
рН 1%-ного водно- спиртового раствора 5 - 6
Массовая доля имид- азолина, % 50 - 60
Ниже приведен пример приготовления состава для обработки стеклянного волокна согласно изобретению.

П р и м е р 1. Для приготовления состава для обработки стекловолокна объемом 100 л в реактор, оборудованный мешалкой, заливают 20-25 л дистиллированной воды по ГОСТ 6709-72Е и загружают 7 кг ПВАД по ГОСТ 18992-80, перемешивают в течение 10-15 мин (частота вращения мешалки V = 60-70 об/мин). В отдельной емкости 0,1 кг ПАВ (опытный продукт) растворяют в 3 л горячей воды (T = 50-60^оС) при перемешивании в течение 10-15 мин и подкисляют уксусной кислотой по ГОСТ 61-75 в количестве 0,02 кг (V_{мешалки} = 60-70 об/мин). Раствор охлаждают добавлением 1-2 л холодной воды.

В эмалированной емкости растворяют продукт 116-382 (опытный в количестве 0,2 кг путем добавления 0,1 кг уксусной кислоты, перемешивают в течение 2-3 мин (V_{мешалки} = 60-70 об/мин), приливают 0,5 л воды, перемешивают в течение 1-2 мин, добавляют 3-5 л холодной воды и раствор ПАВ. Затем полученную смесь сливают в общий реактор, добавляют воду до 100 л.

Готовый состав для обработки стекловолокна хранится в расходной емкости и имеет следующую рецептуру, мас. %: ПВАД 7,0 Продукт 116-382 0,2 ПАВ (опытный) 0,1 Уксусная кислота 0,1
Вода дистиллиро- ванная Остальное
Состав наносится на волокно в процессе выработки.

Далее нить высушивают в течение 1-2 сут и термообрабатывают при 100-110^оС в течение 10-12 ч, т.е. используют обычный режим для получения ровингов.

При определении адгезионной прочности используют методику НПО "Стеклопластик" "Методика определения адгезионной прочности на границе раздела стекло-смола", утвержденная НПО "Стеклопластик", 1989. При определении прочности образцов стеклопластика на изгиб используют стандарт ИСО 3597.

Изготовление образцов осуществляют по методике "Стержней" (отчет по теме НПО "Стеклопластик" 63818500003, 1984).

П р и м е р 2. Осуществляют согласно примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВАД 8,0 Продукт 116-382 0,75 ПАВ (опытный) 0,25 Уксусная кислота 0,4 Вода дистиллированная До 100
П р и м е р 3. Осуществляют согласно примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВАД 3,0 Продукт 116-382 0,5 ПАВ (опытный) 0,01 Уксусная кислота 0,2 Вода дистиллированная До 100
Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, на примерах 1-3 в сравнении с прототипом наблюдается существенное увеличение прочности образцов на изгиб в исходном состоянии и после воздействия агрессивных сред (воды, кислоты и щелочи), что коррелируется с адгезионными свойствами.

Технология приготовления состава для обработки проста (примеры 1-3), исключает ряд операций известного состава, не требует применения высоких температур и высокоскоростного перемешивания. Кроме того, из состава исключены следующие дефицитные и экологически вредные продукты: пластификатор - дибутилфталат (ДВФ) и один вид аппрета - волан 702.

Сущность изобретения: состав для обработки стеклянного волокна содержит, мас. % ; поливинилацетатная дисперсия 3-8; аппрет - 3-[N,N-бис (2-гидрокси-3-метакрилокси) амино] пропил (три этокси) силан 0,2-0,75; ПАВ - смесь малеиновокислых солей производных 2-алкил2-имидазолинов и алкиламидоаминов 0,01-0,25; уксусная кислота 0,1-0,4 и вода дистиллированная - остальное. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА, содержащий поливинилацетатную дисперсию, аппрет, ПАВ и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве аппрета 3-[N, N-бис(2-гидрокси-3-метакрилокси)амино]пропил(триэтокси)силан, в качестве ПАВ - смесь малеиновокислых солей производных 2-алкил-2-имидазолинов и алкиламидоаминов и дополнительно уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Поливинилацетатная дисперсия - 3 - 8
3-[N,N-бис(2-гидрокси-3-метакрилокси)-амино]пропил(тр
иэтокси)силан - 0,2 - 0,75
Смесь малеиновокислых солей производных 2-алкил-2-имидаз
олинов и алкиламидоаминов - 0,01 - 0,25
Уксусная кислота - 0,1 - 0,4
Дистиллированная вода - Остальное