短切原丝毡用玻璃纤维增强型漫浸润剂的研究

       本文主要叙述了短切原丝毡（简称短切毡）用玻璃纤维增强型浸润剂的试验研究过程，重点讲述了短切毡用原丝必须具备的性能，通过实验最终得出了同时满足拉丝工艺、烘干工艺和短切毡成毡工艺的玻纤增强型浸润剂。该浸润剂赋予原丝良好的集束性、切割性、分散性和快速的浸透性，并提出满足这些性能原丝的硬挺度必须适中，这样的原丝才能生产出优质的短切毡。

       增强型浸润剂的组分主要包括成膜剂、润滑剂、抗静电剂和偶联剂等。成膜剂对玻璃纤维原丝的性能起着决定性作用，如集束性、切割性、分散性等。润滑剂主要用于改善浸润剂的拉丝作业性能，阳离子型润滑剂虽然可以降低玻璃纤维的静摩擦系数，但会给原丝的浸透性带来副效应。抗静电剂可使玻璃纤维难于产生静电，常见的无机抗静电剂有LiCl、LiNO，和NH。Cl等。使用偶联剂的目的是改善玻璃纤维与聚合物的界面状态，提高复合材料性能如强度、耐水性和耐老化性等，延长使用寿命。

       短切毡用玻璃纤维增强型浸润剂除了必须具备良好的稳定性，满足拉丝等一系列作业性能外，还必须赋予短切毡原丝如下性能：良好的集束性、切割性，均匀的分散性和快速的浸透性，其硬挺度要适中，一般要求在115—125mm为最佳，这样的原丝才具有低静电性、平铺性以及良好的成毡性。本文以此为目标，通过大量的实验，研制开发出适合坩埚法拉丝作业的短切毡用玻璃纤维增强型浸润剂。

l  实验部分

1.1  原材料

       成膜剂1#:聚酯乳液；成膜剂2#环氧树脂乳液；辅助成膜剂3#：水性环氧树脂；润滑剂：改性矿物油和1631；抗静电剂：有机抗静电剂、铵盐等；偶联剂：A-174；pH调节剂：冰醋酸。

1.2试验仪器及设备

      400孔坩埚拉丝漏板，变频拉丝机，排线器和涂油器等；大型鼓风式恒温烘箱，茂福炉，101-3型电热鼓风干燥箱，JB90-D型强力搅拌机，JA61001电子天平等。

1.3  浸润剂的配制

      (1)试验配方

      为了使拉制的原丝满足短切毡的生产需要，设计的试验配方见表1。   
      (2)配制工艺

      称一定量的软化水，加入冰醋酸，调节好pH=3.0 -4.0，在搅拌下缓慢加入称量好的偶联剂，搅拌至溶液澄清透明备用。
      称量好润滑剂，加入10倍热水(70—80℃)，搅拌使其充分溶解，自然冷却至45℃以下备用。
      称量好抗静电剂，加入10倍的软化水，搅拌使其充分溶解并过滤杂质，备用。
      将成膜剂1#、2#分别称量好，加入3倍的软化水充分搅匀备用；称好34成膜剂，加入3倍软化水充分搅拌，使其溶解至溶液透明。
      开启混合釜搅拌，按成膜剂、润滑剂、抗静电剂和偶联剂的顺序，将上述溶液依次倒入混合釜中，再加入余量的水，充分搅匀，取样测试固含量。

1.4测试方法

       浸润剂固含量按CB11175的规定执行；单纤维直径按GB7690.5测定；原丝号数按GB7690.1测定；含油率按GB9914-88测定；含水率按GB11966-89测定；其它各项性能也按有关标准测定。

2  结果与分析

      按照短切毡用原丝的性能要求设计的几种不同配方浸润剂，在相同配制工艺、拉丝工艺和烘干工艺条件下，拉制的原丝性能见表2。
      用配方1浸润剂拉制的原丝，集束性、切割性、分散性均较好，短切丝光滑、不分叉、不开花，但其浸透性差，一方面由于浸润剂中使用了有机抗静电剂，另一方面由于其成膜剂的用量太多，原丝表面的浸润剂膜太过致密。配方2中没有使用有机抗静电剂，只使用了无机抗静电剂，原丝其它性能保持不变，浸透性却有了很大的改观，但其浸透性与目标值差距还很大，企标要求浸透速率≤40s，为此，对配方2中的成膜组分作了调整，称为配方3。配方3拉制的原丝浸透性得到了大大的改善，但其集束性、切割性、分散性都比配方2拉制的原丝差，原丝的硬挺度下降了，短切丝分叉，开花现象多。
       针对配方3的缺点，在其基础上增加了辅助成膜剂3’的用量，称其为配方4，在相同条件下拉制原丝，集束性有了很好的改善，从而改善了原丝的切割性、分散性，使短切丝分叉、开花现象减少，其硬挺度和浸透性与配方3拉制的原丝相当。为了进一步改善其浸透性，稍稍减少其润滑剂的用量，配制成配方5浸润剂。配方5浸润剂适合拉丝工艺，拉制的原丝集束性、切割性、分散性均较好，硬挺度有所提高，
短切丝光滑、不分叉、不开花，而且浸透性也有改善，基本与目标值相一致。

       玻璃纤维原丝集束性的好坏，直接影响到原丝的硬挺度、切割性、分散性以及短切丝的分叉、开花情况，要保证原丝的质量，原丝必须有良好的集束性，这样才能保证原丝有适当的硬挺度；原丝的集束性除了与主、辅成膜剂有关外，还与润滑剂的选型、用量有关；原丝的浸透性直接决定毡的浸透性，因此，原丝的浸透性好，成毡后毡的浸透性就好，在不改变成膜剂的情况下，抗静电剂和润滑剂对原丝的浸透性也有一定的影响。一般情况下，润滑剂对浸透性具有副作用，因此，在不影响拉丝作业的情况下应尽量少用；使用无机盐类抗静电剂比有机抗静电剂拉制的原丝浸透性要好。

    研究还表明，在其它组分不变的情况下，偶联剂的用量对原丝的硬挺度也有影响。偶联剂用量多，原丝的硬挺度高，相反则低，其关系可见图1。