СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО ВОЛОКНА Российский патент 1998 года по МПК C03C25/02 

Изобретение относится к производству и переработке минерального волокна, а именно, к производству составов для обработки стеклянного и базальтового волокна. Известен состав для обработки стеклянного волокна на основе сополимера окиси этилена и окиси пропилена с молекулярной массой 1000 - 6000, катионного поверхностно-активного вещества на основе аминоамидов, клеящего вещества из группы: поливиниловый спирт, крахмал, производные целлюлозы, полимера на основе виниловых и олефиновых полимеров [1] - аналог
Недостатком аналога являются низкие физико-механические свойства композитов на основе обработанной нити.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является состав на основе водорастворимого сополимера окиси этилена и окиси пропилена, поверхностно-активного вещества и органосилана [2] - прототип.

Причина, препятствующая получению требуемого технического результата, - низкая технологичность производства волокнистых материалов (текстильная переработка, производство ровингов).

Задача, на разрешение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании эффективного силанового замасливателя для производства стекла и базальтоволокнистых материалов, используемых под реакто- и термопластичные связующие.

При решении этой задачи получен технический результат, заключающийся в улучшении технологичности производства волокнистых материалов широкого ассортимента (ткани, ровинги, товарные нити, дозированное волокно), повышении физико-механических характеристик композитов на основе этих волокнистых материалов и реакто- и термопластичных смол, повышении диэлектрических свойств пластиков.

Этот технический результат достигается за счет обработки поверхности минерального волокна составом, включающим: водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, поверхностно-активное вещество катионового или неионогенного типа, органосилан или смесь органосиланов, а также клеящее вещество из группы эпоксидных смол или их смесей с поливилиацетатом, дициандиамидформальдегидной смолой и/или желатином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом - 0,6 - 2,5
поверхностно-активное вещество катионного или неионогенного типа - 0,02 - 0,5
органосилан или смесь органосиланов - 0,3 - 1,0
клеящее вещество из группы эпоксидных смол или их смеси с поливинилацетатом, дициандиамидфрмальдегидной смолой и/или желатином - 0,7 - 2,4
вода - до 100
При этом состав может дополнительно содержать полиэтилен-гликоль м.м. 400 в количестве 0,2 - 0,5 мас.%.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и полученным техническим результатом достигается за счет того, что:
во-первых, блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена, применяемый в предлагаемом составе, блокирован диизоцианатом, что улучшает адгезию состава к поверхности минерального волокна и к связующим;
во-вторых, применение органосилана в предлагаемом составе обеспечивает возможность получения высококачественных пластиков на основе обработанных составом волокнистых материалов и различных смол, в отличие от аналога, не содержащего органосилана;
в-третьих, применение смеси органосиланов в отличие от прототипа позволяет получить состав под несколько связующих одновременно и в то же время повысить физико-механические свойства композитов;
в-четвертых, применение клеящих веществ по изобретению в заявляемых пределах улучшает технологичность производства волокнистых материалов (ткани, ровинги, товарная нить, рубленое волокно);
в-пятых, применение клеящих веществ по изобретению в сочетании с сополимером окиси этилена и окиси пропилена, блокированного диизоцианатом и органосиланами, позволяет повысить физико-механические свойства реакто- и термопластичных композитов, диэлектрические свойства композитов, а также технологичность переработки волокнистых материалов в пластики (насыпной вес, дозируемость, жесткость).

Таким образом, сочетание всех существенных признаков по изобретению обеспечивает высокое качество получаемых материалов и композитов на их основе.

Пример 1. Для приготовления 100 л предлагаемого замасливателя для обработки минерального волокна в отдельных емкостях, снабженных мешалкой, предварительной готовятся 3 водных рабочих состава.

Состав 1. К 10 л дистиллированной или деионизированной воды с T = 25 - 5^oC, подкисленной уксусной кислотой до pH = 3,5, добавляется при перемешивании 0,5 кг γ -аминопропилтриэтоксисилана (АГМ-9). Готовый раствор перемешивается еще 5 - 10 мин.

Состав 2. 2,5 кг сополимера окиси этилена и окиси пропилена (ПГ-40) смешиваются с 1,0 кг эпоксидной смолы (ЭД-20). К смеси медленно при перемешивании приливается 7,5 кг дистиллированной воды с T = 25±5^oC. Готовый состав перемешивается еще 5 - 10 мин.

Состав 3. 30 г катионного ПАВ на основе имидазолинового производного синтетических жирных кислот (СЖК) и полиэтиленполиамина (ПЭПА) - замидин. A - растворяют при перемешивании в 5 л дистиллированной воды с T = 70±5^oC. Перемешивание продолжают до полного осветления раствора. Полученный раствор охлаждают добавлением 5 л холодной дистиллированной воды с T = 25±5^oC и перемешивают в течение 5 - 10 мин.

В основную емкость, снабженную мешалкой, наливают 50 л дистиллированной воды с T = 25±5^oC. Затем в нее при перемешивании последовательно заливают составы 1, 2 и 3. Полученный состав доводят до 100 л добавлением воды с температурой 20±5^oC. Готовый состав перемешивают в течение 15 - 20 мин со скоростью n = 60 мин^-1, он имеет pH = 6,0 - 6,5.

Полученный состав включает, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом марки ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) - 2,5
катионное поверхностно-активное вещество (КПАВ) - имидазолиновое производное синтетических жирных кислот фракции C₁₆-C₂₂ и ПЭПА марки замидин M (ТУ 38-507-63-0276-92) - 0,03
органосилан γ -аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9) (ТУ 6-02-1077-85) - 0,5
клеящее вещество - эпоксидная смола марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) - 1,0
уксусная кислота (ГОСТ 19814-74) - 0,15
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100,0
Пример 2. Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом марки ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) - 0,6
полиэтиленгликоль м.м. 400 марки ПЭГ-9 (ТУ 6-09-911-74) - 0,2
КПАВ - имидазолиновое производное СЖК с C₁₆-C₂₂ и ПЭПА - замидин M (ТУ 38-507-0,276-92) - 0,02
органосилан γ -аминопропилтриэтоксисилан (ТУ 6-02-1077-87) - 0,08
клеящее вещество - эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и желатин (ГОСТ 4821-77) при соотношении ЭД-20: желатин = 0,4:0,3 - 0,7
уксусная кислота (ГОСТ 19817-74) - 0,2
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100,0
Пример 3. Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, марки ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) - 1,5
полиэтиленгликоль м.м. 400 марки ПЭГ-9 (ТУ 6-911-72) - 0,5
поверхностно-активное вещество неионогенного типа (НПАВ) - полиоксиэтиленсорбитанмоноолеат марки Твин - 80 (ТУ 6-14-938-79) - 0,5
органосилан - смесь метакрилоксипропилтриметоксисилана марки A-174 ф. О. ЭС. Ай и глицидоксипропилтриметоксисилана марки ЭС-1 (ТУ 6-02-1077-85) в соотношении А - 174:ЭС - 1 = 0,6:0,4 - 1,0
клеящее вещество : эпоксидная смола марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) и дициандиамидформальдегидная смола марки ДЦУ (ТУ 6-14-947-78), при соотношении ЭД - 20:ДЦУ = 1,0 - 0,5 - 1,5
уксусная кислота (ГОСТ 19814-74) - 0,25
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100
Пример 4. Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, марки ПГ-40 (ТУ 6-56-221-1280-92) - 1,35
полиэтиленгликоль м.м. 400 марки ПЭГ-9 (ТУ 6-09-911-74) - 0,45
КПАВ - имидазолиновое производное СЖК C₁₆-C₂₂ и ПЭПА - замидин M (ТУ 38-507-0,276-92) - 0,03
органосилан марки АГМ-9 (ТУ 6-02-1077-85) - 0,8
клеящее вещество-эпоксидная смола ЖД-20 (ГОСТ 10587-84), желатин (ГОСТ 4821-77) (ДЦУ ЭТУ 6-14-947-78) при соотношении ЭД-20:желатин:ДЦУ = 0,9:0,8: 0,7 - 2,4
уксусная кислота (ГОСТ 198114-84) - 0,2
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100
Пример 5. Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, марки ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) - 1,35
полиэтиленгликоль м.м. 400 марки ПЭГ-9 (ТУ 6-09-911-74) - 0,45
КПАВ - имидазолиновое производное СЖК C₁₆-C₂₂ и ПЭПА марки - замидин A (ТУ 38-507-0,276-92) - 0,15
органосилан марки ЭС-1 (ТУ 6-02-1077-85) - 0,3
клеящее вещество: эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), дициандиамидформальдегидная смола ДЦУ (ТУ 6-14-947-78) при соотношении ЭД-20:ДЦУ = 0,9: 0,15 - 1,05
уксусная кислота (ГОСТ 19814-84) - 0,1
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100
Пример 6. Дается следующий состав, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена блокированный диизоцианатом ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1289-92) - 1,35
полиэтиленгликоль марки ПЭГ-9 (ТУ 9-09-911-74) - 0,45
КПАВ марки замидин A (ТУ 38-507-0,276-92) - 0,03
винилсилан марки A 1110 ф. "О.ЭС.Ай" - 0,8
клеящее вещество "эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) - 0,5
поливинилацетат 50%-ная водная дисперсия при соотношении ЭД-20: поливинилацетат (по сухому веществу) = 0,9:1,0 - 1,9
уксусная кислота (ГОСТ 19814-84) - 0,1
вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) - до 100.

Обработанные предлагаемым составом волокна были использованы для получения стекло- и базальтоволокнистых материалов широкого ассортимента (тканей, ровингов, рубленого волокна, товарных нитей), на основе которых были получены реакто- и термопластичные композиты различного назначения. При этом отмечалось улучшение технологичности производства волокнистых материалов (уменьшение обрывности, пушения, количества ворса при текстильной переработке и ровинговании, повышение насыпного веса дозируемых волокон, увеличение производительности, уменьшение отходов). При производстве пластиков на основе полученных волокнистых материалов отмечалось также улучшение технологичности процесса (пропитываемость и прозрачность при производстве пластиковых изделий) со значительным повышением физико-механических и диэлектрических характеристик.

Следует отметить низкую энергоемкость и простоту приготовления предлагаемого состава.

Изобретение относится к производству и переработке минерального волокна, а именно, к получению составов для обработки стеклянного и базальтового волокна, применяемого в производстве композитов на основе реакто- и термопластичных связующих. Состав для обработки минерального волокна включает водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, поверхностно-активное вещество катионного или неионогенного типа, органосилан или смесь органосиланов и клеящее вещество из группы эпоксидных смол или их смесей с поливинилацетатом, дициандиамидформальдегидной смолой и/или желатином, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатами, 0,6 - 2,5, поверхностно-активное вещество 0,02 - 0,5, органосилан или смесь органосиланов 0,3 - 1,0, клеящее вещество (эпоксидная смола или ее смесь с поливинилацетатом или дициандиамидформальдегидной смолой и/или желатином) 0,7 - 2, вода - до 100. Кроме того, состав дополнительно может содержать полиэтиленгликоль м.м. 400 в количестве 0,2 - 0,5 мас.%. 1 з.п.ф-лы.

1. Состав для обработки минерального волокна, включающий водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, поверхностно-активное вещество и органосилан, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого сополимера состав содержит сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный диизоцианатом, в качестве поверхностно-активного вещества - поверхностно-активное вещество катионного или неионногенного типа, в качестве органосилана - амино-, эпокси-, винил-, метакрилсиланы или их смеси, и дополнительно содержит клеящее вещество из группы эпоксидных смол или их смесей с поливинилацетатом, дидиандиамидформальдегидной смолой и/или желантином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер окиси этилена на окиси пропилена, блокированный диизоцианатом - 0,6 - 2,5
Поверхностно-активное вещество катионного или неионногенного типа 0,02 - 0,5
Органосилан (амино-, эпокси-, винил-, метакрилсилан или их смеси) - 0,3 - 1,0
Клеящее вещество из группы эпоксидных смол или их смеси с поливинилацетатом, дициандиамидформальдегидной смолой и/или желатином - 0,7 - 2,4
Вода - До 100
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиэтиленгликоль мол.м. 400 в количестве 0,2 - 0,5 мас.%.