ЗАМАСЛИВАТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА Российский патент 1998 года по МПК C03C25/02 C08J5/08 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к замасливателям для обработки стеклянного волокна, предназначенного для изготовления на его основе тканей конструкционного назначения.

Известен замасливатель, используемый для обработки стеклянного волокна [1] содержащий, мас.

Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,0
Эпоксидированный триэтиленгликоль ТЭГ-1 2,0
Дибутилсебацинат ДБС (или дибутилфталат ДБФ) 2,0
Препарат ОС-20 1,2
γ-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,5
Волан-702 0,5
Уксусная кислота 0,05
Вода До 100
Несмотря на высокие эксплутационные характеристики стеклопластиков, полученных на основе тканей, ровингов, выработанных на известном замасливателе, широкое промышленное применение его невозможно по причине высокой токсичности входящих компонентов: волана-720, эпоксидированного триэтиленгликоля ТЭГ-1.

Известен также замасливатель для обработки стеклянного волокна [2] включающий, мас.

Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,0
Политерпены 3,0
Дибутилсебацинат ДБС (или диоктифталат ДОФ) 2,0
Полиэтиленгликоль-35 или 0,7
полиэтиленгликоль-13 0,4
Препарат ОС-20 1,2
g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,5
Уксусная кислота 0,1
Вода До 100
Недостатком данного замасливателя являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики стеклопластиков, изготовленных с применением армирующих материалов на его основе, а также низкая технологичность переработки стеклянной нити.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является замасливатель для обработки стеклянного волокна [3] содержащий, мас.

Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,3
Политерпены 2,0
Дибутилсебацинат ДБС 2,0
Полиэтиленгликоль ПЭГ-35 0,7
Препарат ОС-20 1,2
g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,4
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,4
Уксусная кислота 0,1
Эмульсол Т 0,7
Вода До 100
Недостатком известного замасливателя являются недостаточно высокие прочностные характеристики композиционного материала, полученного на основе стеклянных тканей, ровингов с его применением.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в повышении прочностных характеристик композиционного материала.

Технический результат достигается тем, что замасливатель для обработки стеклянного волокна, включающий g-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9, винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9, эмульсол Т, дициандиамидформальдегидную смолу ДЦУ, дибутилсебацинат ДБС, препарат ОС-20, уксусную кислоту и воду, дополнительно содержит соапсток, при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,35-0,4
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,35-0,5
Дициандиамидформальдегидная смола 1,8-2,3
Эмульсол Т 0,5-1,0
Дибутилсебацинат ДБС 1,0-2,0
Препарат ОС-20 1,2-2,0
Уксусная кислота 0,1-0,15
Соапсток 1,5-2,5
Вода До 100
Показатели качества замасливателя
1. Вязкость при T=20^oC, Сст
1,4-1,6
2. Кислотное число, мг KOH 2,5-3,0
3. Внешний вид однородный, устойчивый
4. Стабильность при центрифугировании в течение 5 мин при скорости 2500 об/мин расслоение отсутствует
Процесс приготовления замасливателя для обработки стеклянного волокна состоит из стадий:
1. Приготовление концентрата эмульсии.

2. Приготовление раствора клеящего вещества.

3. Приготовление раствора аппретов.

4. Смешение компонентов состава.

I. Приготовление концентрата эмульсии. В реактор с водяным обогревом и механической мешалкой загружают 1,5-2,5 мас. соапстока (ТУ10-04-02-80-91), 1,0-2,0 мас. дибутилсебацината (ГОСТ 8728-77), 1,2-2,0 мас. препарата ОС-20 (ГОСТ 10730-82), 0,5-1,0 мас. эмульсола Т (ТУ6-14-254-79), нагревают до температуры 80-90^oC и перемешивают со скоростью 150 об/мин, добавляя воду до получения однородной смеси.

II. Приготовление раствора клеящего вещества. 1,8-2,3 мас. дициандиамидформальдегидной смолы ДЦУ (ТУ6-14-947-78) загружают в отдельную емкость с водяным обогревом и механической мешалкой, растворяют в воде при температуре 40-45^oC при непрерывном помешивании.

III. Приготовление раствора аппретов. В реактор с механической мешалкой вводят воду (T=25±5^oC), добавляют 0,1-0,15 мас. уксусной кислоты (ТУ6-09-4191-76), перемешивают в течение 5 мин, после чего вводят 0,35-0,4 мас. g-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 (ТУ6-02-724-77), перемешивая дополнительно в течение 10 мин.

В реактор с механической мешалкой вводят 0,35-0,5 мас. винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 (ТУ6-05-1933-82) при работающей мешалке, добавляя медленно равное количество воды (T=25±5^oC), перемешивая дополнительно в течение 10 мин. В полученный 50% раствор аппрета добавляют 10 л воды (T=25±5^oC), после чего перемешивание продолжают еще в течение 10 мин.

IV. Смешение компонентов замасливателя. В реактор с механической мешалкой без подогрева подают приготовленный концентрат эмульсии, растворы клеящего вещества, аппретов, непрерывно перемешивая в течение 5 мин. Затем добавляют остальное, необходимое до 100 мас. количество воды (T=25±5^oC), перемешивая дополнительно в течение 15 мин.

Пример 1. Замасливатель для обработки стеклянного волокна готовят аналогично описанному способу при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,35
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,35
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 1,8
Эмульсол Т 0,5
Дибутилсебацинат ДБС 1,0
Препарат ОС-20 1,2
Уксусная кислота 0,1
Соапсток 1,5
Вода До 100
Пример 2. Замасливатель для обработки стеклянного волокна готовят аналогично описанному способу при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,3
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,3
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 1,7
Эмульсол Т 0,4
Дибутилсебацинат ДБС 0,8
Препарат ОС-20 1,1
Уксусная кислота 0,08
Соапсток 1,4
Вода До 100
Пример 3. Замасливатель для обработки стеклянного волокна готовят аналогично описанному выше способу при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,4
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,5
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,3
Эмульсол Т 1,0
Дибутилсебацинат ДБС 2,0
Препарат ОС-20 2,0
Уксусная кислота 0,15
Соапсток 2,5
Вода До 100
Пример 4. Замасливатель для обработки стеклянного волокна готовят аналогично описанному выше способу при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,5
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,6
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,5
Эмульсол Т 1,5
Дибутилсебацинат ДБС 2,2
Препарат ОС-20 2,5
Уксусная кислота 0,2
Соапсток 3,0
Вода До 100
Пример 5. Замасливатель для обработки стеклянного волокна готовят аналогично описанному выше способу при следующем соотношении компонентов, мас.

g-Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,38
Винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,4
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 2,0
Эмульсол Т 0,7
Дибутилсебацинат ДБС 1,5
Препарат ОС-20 1,5
Уксусная кислота 0,1
Соапсток 2,0
Вода До 100
Указанными составами замасливателя для обработки стеклянного волокна обрабатывают стеклянное волокно в процессе его вытягивания, подвергая далее полученную стеклянную нить размотке, крутке, ткачеству.

В табл. 1 приведены составы замасливателя для обработки стеклянного волокна, приготовленные по примерам 1-5, в табл. 2 их качественные показатели.

Как следует из табл. 2, необходимая стабильность достигается составами, приготовленными по примерам 1, 3, 5.

В табл. 3 отражены качественные показатели текстильной переработки стеклянной нити (размотки), выработанной на составах по примерам 1-5.

Как видно из табл. 3, наиболее технологичной является стеклянная нить, выработанная на составах 1, 3, 5.

В табл. 4 приведены результаты физико-механических испытаний стеклянной ткани марки ТСУ-4, изготовленной с применением заявленного замасливателя (примеры 1, 3, 5) и прототипа.

Из табл. 4 следует, что стеклянная ткань, выработанная с применением заявляемого замасливателя для обработки стеклянного волокна, по прочностным характеристикам не только соответствует ТУ6-48-00205015-27-93, но и несколько превосходит стеклянную ткань, выработанную с применением прототипа.

В табл. 5 отражены прочностные показатели стеклопластиков, изготовленных на основе стеклянных тканей марок ТСУ-4, выработанных с применением заявляемого замасливателя и прототипа.

Как следует из табл. 5, предел прочности стеклопластиков, изготовленных на основе стеклянной ткани марки ТСУ-4, выработанной с применением заявляемого замасливателя, на 10,5% выше предела прочности стеклопластиков, изготовленных на основе стеклянной ткани марки ТСУ-4, выработанной с применением прототипа; после обработки данных стеклопластиков кипящей водой в течение 2 ч разница в пределах прочности возрастает до 19%
Введение в состав замасливателя для обработки стеклянного волокна соапстока- побочного продукта, получаемого при щелочной рафинации масел и жиров, вместо политерпенов, вследствие его хорошей совместимости с компонентами замасливателя позволяет получить более качественную эмульсию, обладающую повышенной способностью проникать между элементарными волокнами, придавая последним высокие аппретирующие свойства, а также полностью исключает образование на поверхности замасливателя плотной пленки, препятствующей равномерному нанесению, пропитке замасливателем элементарных волокон, что в конечном итоге положительно сказывается на адгезии связующего со стеклянными волокном.

Так как соапсток в своем составе содержит мыла, нежирные примеси (фосфатиды, красители, слизи, содержащие кислые группы), функциональность его за счет наличия большого количества карбоксильных, гидроксильных групп значительно выше политерпенов, т.е. в отличие от политерпенов соапсток обладает свойствами не только пленкообразующих (клеящих), но и поверхностно-активных веществ, что позволяет значительно повысить адгезию связующего со стеклянным волокном, а значит, и прочность готового композита (именно за счет наличия перечисленных функциональных групп во время отверждения, например, эпоксидной смолы, происходит взаимодействие этих групп с полимерной матрицей).

Сопоставительный анализ с наиболее близким аналогом показывает, что заявляемый замасливатель для обработки стеклянного волокна позволяет повысить прочностные характеристики композиционного материала.

Использование: изобретение относится к области химической промышленности, а именно к замасливателям для обработки стеклянного волокна, предназначенного для изготовления на его основе тканей конструкционного назначения. Сущность изобретения: замасливатель для обработки стеклянного волокна содержит компоненты: γ - аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9, винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9, эмульсол Т, дицизидиамидформальдегидную смолу ДЦУ, дибутилсебацинат ДБС, препарат ОС-20, уксусную кислоту и воду. Новым в замасливателе для обработки стеклянного волокна является то, что в его состав дополнительно введен соапсток при следующем соотношении компонентов, мас.%: γ -аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 0,35-0,4, винилтриэтоксиэтоксисилан ГВС-9 0,35-0,5, дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 1,8-2,3, эмульсол Т 0,5-1,0, дибутилсебацинат ДБС 1,0-2,0, препарат ОС-20 1,2-2,0, уксусная кислота 0,1-0,15, соапсток 1,5-2,5, вода - до 100, 5 табл. Стеклопластики на основе тканей, обработанных замасливателем, обладают повышенной прочностью и водостойкостью. 5 табл.

Замасливатель для обработки стеклянного волокна, включающий гамма-аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9, винилтриэтоксисилан ГВС-9, эмульсол Т, дициандиамидформальдегидную смолу ДЦУ, дибутилсебацинат ДБС, препарат ОС-20, уксусную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соапсток при следующем соотношении компонентов, мас.

Гамма-аминопропилтриэтоксисилан АГМ 9 0,35 0,4
Винилтриэтоксисилан ГВС 9 0,35 0,5
Дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ 1,8 2,3
Эмульсол Т 0,5 1,0
Дибутилсебацинат ДБС 1,0 2,0
Препарат ОС 20 1,2 2,0
Уксусная кислота 0,1 0,15
Соапсток 1,5 2,5
Вода Остальное