一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料及其制备方法，属于电子玻璃纤维布技术领域。


背景技术：

2.电子级玻璃纤维纱是一种无机非金属材料，其制造工艺是将硅砂、石灰石、硼砂等矿石均匀粉碎，在高温熔炉中混合熔解为共熔体，然后通过漏板高速抽丝急速冷却，所抽玻璃纤维丝数十根到数百根不等于绕丝饼上，经干燥后通过捻线机加捻制成筒纱，供织造玻璃纤维布使用。在抽丝过程中需要上一次浆料，以防止纱线在纺纱过程中出现破丝毛羽。在抽丝过程中涂覆的浆料即为“一次浆料”。
3.电子玻璃纤维布是经纱、纬纱通过喷气织布交错而成的平纹织物，纱线在织布机上要经过高速反复的弯曲、磨擦作用，容易受损产生毛羽断头。电子级玻璃布对布面毛羽有严格要求，同时要保证织布的生产效率，纱线在拉丝成型时涂覆的浸润剂难以满足高速织造要求，就必须对织布用的经纱进行二次上浆，以增加经纱的强度及耐磨性并同时贴覆毛羽。
4.织造完成后，原纱表面的浸润剂及二次浆料已经没有作用，反而，经纱表面这层薄薄的浸润剂与浆料，将会严重影响电子布与树脂的粘合，必须彻底清除。
5.常规的电子布退浆方法是通过高温燃烧的方法分解布面浆料，一般包括两次退浆。一次退浆，称为连续式退浆，利用高温去除大部分的浆料。二次退浆，间隙式批量退浆，旨在除去余下的所有浆料。经过两次退浆后，要求布面残余有机可燃物含量不超过规定值。两次退浆都是在高温下进行，所耗能源较多。要达到更好的退浆效果，必须提高退浆温度，或延长退浆时间，而这些措施都会大大增加能源消耗。而且延长退浆时间或温度，会导致电子布强度损失，在后续生产中易出现撕裂断布异常。
6.目前对经纱进行上浆所采用的浆主要为聚乙烯醇浆料，粘度稳定，浆膜坚韧、耐磨性、抗屈曲度都很好，但是同时又存在退浆比较困难，浆料在闷烧过程中经常出现燃烧不充分的问题，导致生产出来的玻璃纤维布上有黄斑或黑斑，严重影响产品的外观，表面残留的浆料还会影响电子玻璃纤维布的含浸性，阻碍玻璃纤维和树脂的结合，影响产品品质。同时又为了达到较好的退浆效果，增加了燃料的用量，以使炉温升高，成本很高。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料及其制备方法，有效改善玻璃纤维纱在高速织造过程中的耐摩擦、抗机械冲击性能，最终制得的电子玻璃纤维布不仅经起毛疵点少，同时胚布退浆更容易，热处理退浆效率更高，残脂量更少，也更利于电子布的表面化学处理和与基体树脂的浸润结合。
8.本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，按质量百分比，包括以下组分：聚乙烯
醇3
‑
15%、聚乙二醇0
‑
10%、润湿剂0.02
‑
2%、抗静电剂0
‑
0.5%、其余为纯水。
9.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，聚乙烯醇的醇解度78％
‑
89%，其聚合度为1700
‑
1900。
10.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，所述聚乙二醇分子量为1000
‑
5000。
11.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，润湿剂为炔属乙二醇系表面活性剂或炔属醇表面活性剂的混合物。
12.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，所述抗静电剂为烷基磺酸、芳基磺酸或烷基芳基磺酸的铵盐、烷基磷酸、芳基磷酸或烷基芳基磷酸的铵盐。
13.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料，其特征是，所述浆料的动态表面张力和静态表面张力<35mm/m。优选动态表面张力和静态表面张力<25mm/m；其粘度在25℃下测定小于或等于35mpa.s。
14.所述的一种用于电子玻璃纤维布的二次上浆浆料的制备方法，包括以下几个步骤：（1）向容器中注入一定量纯水，开动搅拌机，缓慢加入聚乙烯醇；（2）加热90℃搅拌1小时后，温度降到70℃后缓慢加入聚乙二醇，继续搅拌30分钟，观察浆液清澈；（3）再添加润湿剂，以搅拌速度在150～300r/mi搅拌30min，直到形成稳定乳白色分散液为止。
15.（4）加入剩余纯水调节浆液浓度，保持30～70℃恒温搅拌，最后用1
µ
孔径的滤芯过滤即得经纱上浆浆液。
16.传统浆料中配方都需要消泡剂或者物理方法有加热、射线照射、高频振动和瞬间放电等，然而这些方法因难以在短时间内消除大量泡沫，在工业上都未实际应用，而一般采用化学的消泡方法，更具实用性。气泡形成的原因为浆料添加聚乙烯醇和表面活性助剂引起，最主要是助剂引起。所以适合的助剂可以改善这个问题。选用润湿剂为炔属乙二醇系表面活性剂以及炔属醇表面活性剂，浆料可以非常有效地降低动态和静态表面张力，还能够显着改善流动性和流平性，同时只产生微量或少量气泡。炔属乙二醇系表面活性剂以及炔属醇表面活性剂不溶于水，经过高速搅拌和聚乙烯醇作用下以微粒状分散在水中，浆料的动态表面张力和静态表面张力达到30mm/m以下，甚至达到动态表面张力和静态表面张力25mm/m以下，很好解决浆料有效润湿到各玻璃纤维单丝之间，同时基本不产生气泡，所以可以解决不需要添加消泡剂，也解决了因添加消泡剂而减弱润湿剂的作用的问题。另一方面，也能满足高速生产要求。
17.本发明中聚乙烯醇主要起成膜剂作用，能够对玻璃纤维形成较完整的粘结包覆效果，在玻璃纤维表面形成保护性薄膜，其形成的浆膜弹性好，拉伸性能好，可以有效提高纱线之间以及与机械部件之间的耐磨性能，减少织造过程中的毛羽，断头以及落粉问题。聚乙烯醇通过聚醋酸乙烯酯部分或全部水解进行制取。其中，水解得到的聚乙烯醇摩尔质量占原醋酸乙烯醇的摩尔质量的比例表征为醇解度，聚合度则是表征聚合物分子大小的指标。聚乙烯醇的性能与其醇解度与聚合度直接相关，醇解度越大，水溶性越好；聚合度越大，成膜的强度越高，溶解度越差。经实践研究，聚合度为78％
‑
89%，聚合度1700
‑
1900聚乙烯醇适
合本浆料体系。
18.聚乙二醇也是具有良好的水溶性的高分子化合物，分子量不同其性能差异较大。在本发明的浆料中，聚乙二醇具有柔软剂、平滑剂的作用。更重要的，聚乙二醇在高温脱浆过程还有促进有机残余物燃烧和挥发的作用。聚乙二醇在正常条件下是很稳定的，但在120℃或更高温度下能与空气中的氧发生氧化作用，加热至300℃产生断裂或热裂解，并且其分解产物均具有挥发性，不仅不会生成残余灰分物，而且在脱浆过程中释放的过热蒸汽还具有促进有机残余物燃烧和挥发的作用。经实践研究，聚乙二醇适用的分子量范围为1000～5000。
19.随着生产效率的日益提高，纱线的整经速度越来越快，纱线在浆槽中的停留时间逐步缩短。因此，浆液配方需要加入一种高效浸透剂/润湿剂，降低浆料表面张力，使浆液快速充分渗透进入纱线内部，得到规定上浆率的浆纱。本发明选用炔属乙二醇系表面活性剂或炔属醇表面活性剂，可以是2，4，7，9
‑
四甲基
‑5‑
癸炔
‑
4，7
‑
二醇以及2，4，7，9
‑
四甲基
‑5‑
癸炔
‑
4，7
‑
二醇的环氧烷加成物，以及2，4
‑
二甲基
‑5‑
癸炔
‑4‑
醇以及2，4
‑
二甲基
‑5‑
癸炔
‑4‑
醇、3，6
‑
二甲基
‑4‑
辛炔
‑
3，6
‑
二醇、3，5
‑
二甲基
‑1‑
己炔
‑
3醇、2，4
‑
二甲基
‑5‑
己炔
‑3‑
醇的环氧乙烷加成物中的一种或几种。但是并不限定于这些，可也以利用市面上的表面活性剂，可以例举dynol 604、360、607、800、810、960、980、surfynol 104、104e、104h、104a、104bc、104dpm、104pa、104pg
‑
50、104s、420、440、465、485、se、se
‑
f、504、61、df37、ct111、ct121、ct131、ct136、tg、ga、(以上所有的产品名称由air products and chemicals .inc.公司制造)、olfin b、y、p、a、stg、spc、e1004、e1010、pd
‑
001、exp4001、exp4036、exp4051、af
‑
107、af
‑
104、ak
‑
02、sk
‑
14、ae
‑
3（以上所有的产品名称由日信化学工业株式会社制造）、acetylenol e00、e00p、e40、e100(以上所有的产品名称由川研finechemical株式会社制造)等。
20.在生产加工过程中，玻璃纤维由于自身的电阻很高，加之吸水性又低，摩擦形成的静电不易消去，因此容易产生静电积累。本发明抗静电剂选择烷基磺酸、芳基磺酸或烷基芳基磺酸的铵盐；烷基磷酸、芳基磷酸或烷基芳基磷酸的铵盐一种或多种，既可以起到润滑作用，又可以形成离子导电，抗静电。
21.本发明所达到的有益效果：（1）本发明的浆料粘附性好，粘附在玻璃纤维上并干燥以后形成的浆膜稳定，耐磨性好，毛羽数量少，不粘连，不绞纱，并且能够显著提高玻璃纤维的强度。
22.（2）本发明的玻璃纤维布浆料退浆性能好，与常规浆料相比，能够减少燃料的用量，降低成本，并且在闷烧过程中产生的黄斑和黑斑的数量少，使得玻璃纤维布的布面质量更好。
23.（3）本发明通过经纱浆料配方进行优化设计，不仅能够保护经纱，满足高速织造工艺的要求，还具备退浆容易，高温退浆后残脂量少等性能特点。采用本发明的浆料生产的电子级玻璃纤维布表面浆料更易分解气化，在相同的退浆时间和退浆温度下达到布面有机可燃物含量最低的退浆效果，并可在电子级玻璃纤维布面有机可燃物允许范围内减少退浆时间，节约能源。
24.（4）本发明的浆料的动态表面张力和静态表面张力<30mm/m，甚至动态表面张力和静态表面张力<25mm/m；其粘度在25℃下测定小于或等于35mpa.s，而且浆料中无需添加消
泡剂，就能达到低泡效果。
具体实施方式
25.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
26.实施例l按照表1的比例配制新型电子级玻璃纤维布浆料。
27.实施例2按照表1的比例配制新型电子级玻璃纤维布浆料。
28.实施例3按照表1的比例配制新型电子级玻璃纤维布浆料。
29.实施例1、2和3的制备工艺，包括以下步骤：（1）向容器中注入一定量纯水，开动搅拌机，缓慢加入聚乙烯醇；（2）加热90℃搅拌1小时后，温度降到70℃后缓慢加入聚乙二醇，继续搅拌30分钟，观察浆液清澈；（3）再添加炔醇类润湿剂，以搅拌速度在150～300r/mi搅拌30min，直到形成稳定乳白色分散液为止。
30.（4）加入剩余纯水调节浆液浓度，保持30～70℃恒温搅拌，最后用1
µ
孔径的滤芯过滤即得经纱上浆浆液。
31.对比例1按照表1的比例配制电子级玻璃纤维布浆料。
32.对比例2按照表1的比例配制电子级玻璃纤维布浆料。
33.对比例3按照表1的比例配制电子级玻璃纤维布浆料。
34.对比例1、2和3的制备工艺，包括以下步骤：（1）向容器中注入一定量纯水，开动搅拌机，缓慢加入聚乙烯醇；（2）加热90℃搅拌1小时后，温度降到70℃后缓慢加入聚乙二醇，继续搅拌30分钟，观察浆液清澈；（3）再把需要助剂添加入聚乙烯醇水溶液，搅拌30min。
35.（4）加入剩余纯水调节浆液浓度，保持30～70℃恒温搅拌，最后用1
µ
孔径的滤芯过滤即得经纱上浆浆液。
36.表1各实施例和对比例的浆料配方（其中各原料为质量百分比，其余为纯水）
对实施例与对比例制得的浆料采用常规上浆方法对电子玻璃纤维布进行上浆，得到的玻璃纤维布进行性能测试，结果如表2所示。
37.表2实施例与对比例性能测试结果以上测试数据是按照通用的电子级玻璃纤维产品统计测试方法测试。采用yg02b型电子织物强力机按照标准gb/t3923.1测试抗断裂强度。布面浆料残余量测量方法：取规定面积布先110℃烘箱内60分钟后，放入干燥器内30分钟称量w1，然后625℃高温炉45分钟，放入110℃烘箱15分钟降温，放入干燥器内60分钟后称量w2。残余量=( w1
ꢀ‑
w2 )/ w1
×
100%。
38.从以上的实施例及对比例的测试结果可以看出，本发明提供的二次浆料制得的电子级玻璃纤维布在经向疵点，胚布二次脱浆后残脂量均优于对比例，抗断裂强度与对比例基本接近。
39.实施例1与对比例1相比、实施例2与对比例2相比、实施例3与对比例3相比，实施例1、2和3使用的电子级玻璃纤维布浆料中减少聚乙烯醇添加量，同时，不需要添加消泡剂，但是制作出来的浆料对电子玻璃纤维布进行上浆厚，电子玻璃纤维布毛羽数量少，布面质量
好，并且易退浆，减少了bh炉焖烧时间，从而减少了化石燃料的使用量，降低了生产能耗，节约了生产成本。
40.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。