RU2028986C1

RU2028986C1 - Composition for glass fiber working

Info

Publication number: RU2028986C1
Application number: SU5047049/33A
Authority: RU
Inventors: И.А. Сафрыгина; Н.М. Демина; В.А. Ежова; Л.В. Зогина; Г.Ф. Обмелюхина; В.М. Копылов; зин В.А. Кав; В.А. Кавязин; М.И. Рудич
Original assignee: Акционерное общество открытого типа - Научно-производственное объединение "Стеклопластик"
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: special compositions. SUBSTANCE: composition has, wt.-%: polyvinylacetate dispersion 3-8; dressing - 3-[N,N-bis-(2-hydroxy-3-methacryloxy)-amino] -propyl-(triethoxy)-silane 0.2-0.75; surface-active substance - a mixture of maleic salts of derivatives of 2-alkyl-2-imidazolines and alkylamidoamines 0.01-0.25; acetic acid 0.1-0.4, and distilled water - the rest. EFFECT: enhanced quality of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к замасливающим композициям для стеклянного волокна, наносимым в процессе выработки. The invention relates to a sizing composition for glass fiber applied during the production process.

Стеклянное волокно с нанесенной на него замасливающей композицией предназначено для армирования пластиков. Glass fiber coated with a sizing composition is intended for reinforcing plastics.

Известен состав по способу замасливания стеклянного волокна, включающий эмульсию непластифицированного сополимера винилацетата, винил-три-(бетаметоксиэтокси)-силан, метакрилатхлорид хрома, амид и воду [1]. A known composition according to the method of sizing of glass fiber, including an emulsion of an unplasticized copolymer of vinyl acetate, vinyl tri- (betamethoxyethoxy) -silane, chromium methacrylate chloride, amide and water [1].

Недостатком этого состава являются низкие адгезионные и прочностные характеристики получаемого с применением обработанной нити стеклопластика. The disadvantage of this composition is the low adhesion and strength characteristics obtained using a processed fiberglass yarn.

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]. The closest in technical essence, scope and the achieved result to the invention is a composition for processing glass fibers containing polyvinyl acetate dispersion, sizing, surfactant and distilled water [2].

Этот состав используется при выработке комплексных стеклонитей, предназначенных для изготовления ровинга, с последующим использованием его для армирования стеклопластиков на основе полиэфирных смол. This composition is used in the production of complex glass fibers intended for the manufacture of roving, followed by its use for reinforcing fiberglass based on polyester resins.

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.However, this composition has the following disadvantages:
low bending strength when testing fiberglass in the initial state;
significant loss of bending strength after exposure to aggressive media (water, acid and alkali);
multicomponent;
complex technological scheme for preparing a composition for processing glass fiber.

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). The aim of the invention is to simplify the technology of preparation of the composition for processing by reducing the number of components in the formulation, increasing the adhesion characteristics at the glass fiber interface - the composition for processing is a polymer matrix, increasing the strength characteristics of fiberglass in the initial state and after exposure to aggressive environments (water, acid and alkali).

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= C

H

CH₂)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.This is achieved by the fact that the treatment composition containing the polyvinyl acetate dispersion, coupling agent, surfactant and distilled water contains 3- [N, N-bis (2-hydroxy-3-methacryloxy) amino] propyl (triethoxy) silane as a coupling agent , as a surfactant - a mixture of maleic acid salts of derivatives of 2-alkyl-2-imidazolines and alkylamido amines and additionally acetic acid in the following ratio of components, wt.%:
Polyvinyl acetate dispersion 3 - 8
3- [N, N-bis (2-hydroxy-
3-methacryloxy) amino] -
propyl (triethoxy) - silane 0.2 - 0.75
A mixture of maleic acid
salts of derivatives
2-alkyl-2-imidazolines and alkylamido amines 0.01 - 0.25 Acetic acid 0.1 - 0.4
Distilled water
Sizing formula
(CH ₂ = C

H

CH ₂ ) ₂ N (CH ₂ ) ₃ Si (OC ₂ H ₅ ) ₃ (product 116-382, experimental). Product Feature 116-382 Appearance viscous liquid
bone from light
yellow to -
yellow color
Kinematic Elm
bone, mm ² / s, at 20 ^о С, not more than 200
Mass fraction of nitrogen,% 1.6 - 2.0 Bromine number 49 - 59 Mol. m. 505 Density, g / cm ³ 1
As a surfactant, a mixture of maleic acid salts of derivatives of 2-alkyl-2-imidazolines and alkylamido amines is used.

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.Structural formula

(CH ₂ CH ₂ NH) _n X _y

where R is an aliphatic radical with the number of carbon atoms from 8 to 25;
n is 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.Characteristics of surfactants (experienced) Appearance paste light-
lo yellow or
light brown
colorless
Melting point, ^о С 35 - 55
Mass fraction of active substance,% 50 - 80
Salt decomposition temperature, ^о С 180 - 200 imidazoline, ^о С 300 - 350
pH of 1% aqueous-alcoholic solution 5 - 6
Mass fraction of imide-azoline,% 50 - 60
The following is an example of the preparation of a composition for processing glass fibers according to the invention.

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.PRI me R 1. To prepare a composition for processing glass fiber with a volume of 100 l in a reactor equipped with a stirrer, pour 20-25 l of distilled water according to GOST 6709-72E and load 7 kg of PVAD according to GOST 18992-80, mix for 10 -15 min (stirrer speed V = 60-70 rpm). In a separate container, 0.1 kg of surfactant (experimental product) was dissolved in 3 liters of hot water (T = 50-60 ° ^C) under stirring for 10-15 min, and acidified with acetic acid to GOST 61-75 in an amount of 0.02 kg (V _stirrers = 60-70 rpm). The solution is cooled by adding 1-2 l of cold water.

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.Product 116-382 is dissolved in an enameled container (experimental in an amount of 0.2 kg by adding 0.1 kg of acetic acid, stirred for 2-3 minutes (V _stirrer = 60-70 rpm), 0.5 l of water is added , stirred for 1-2 minutes, add 3-5 l of cold water and a surfactant solution, then the resulting mixture is poured into a common reactor, water is added to 100 l.

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.The finished composition for processing fiberglass is stored in a consumable container and has the following recipe, wt. %: PVAD 7.0 Product 116-382 0.2 Surfactant (experimental) 0.1 Acetic acid 0.1
Distilled water
The composition is applied to the fiber during production.

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.Next yarn was dried for 1-2 days and heat treated at 100-110 ^{° C} for 10-12 hours, i.e. use normal mode to get rovings.

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. When determining the adhesive strength, use the methodology of NPO "Fiberglass" "Methodology for determining the adhesive strength at the glass-resin interface", approved by NPO "Fiberglass", 1989. When determining the strength of fiberglass specimens in bending, use the ISO 3597 standard.

Изготовление образцов осуществляют по методике "Стержней" (отчет по теме НПО "Стеклопластик" 63818500003, 1984). Samples are prepared according to the “Rods” methodology (report on the topic of the NPO “Fiberglass” 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.PRI me R 2. Carry out according to example 1 with the following ratio of components, wt.%: PVAD 8.0 Product 116-382 0.75 surfactant (experienced) 0.25 Acetic acid 0.4 Distilled water Up to 100
PRI me R 3. Carry out according to example 1 with the following ratio of components, wt.%: PVAD 3.0 Product 116-382 0.5 Surfactant (experimental) 0.01 Acetic acid 0.2 Distilled water Up to 100
The test results are presented in the table.

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. As can be seen from the table, in examples 1-3 in comparison with the prototype there is a significant increase in the strength of the samples in bending in the initial state and after exposure to aggressive environments (water, acid and alkali), which is correlated with adhesive properties.

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. The technology for preparing the composition for processing is simple (examples 1-3), eliminates a number of operations of known composition, does not require the use of high temperatures and high-speed mixing. In addition, the following deficient and environmentally harmful products were excluded from the composition: plasticizer - dibutyl phthalate (DVF) and one type of sizing - shuttle 702.

Claims

COMPOSITION FOR PROCESSING GLASS FIBERS containing a polyvinyl acetate dispersion, sizing, surfactant and distilled water, characterized in that it contains 3- [N, N-bis (2-hydroxy-3-methacryloxy) amino] propyl (triethoxy) silane as a sizing , as a surfactant - a mixture of maleic acid salts of derivatives of 2-alkyl-2-imidazolines and alkylamido amines and additionally acetic acid in the following ratio of components, wt.%:
Polyvinyl acetate dispersion - 3 - 8
3- [N, N-bis (2-hydroxy-3-methacryloxy) amino] propyl (tr
ethoxy) silane - 0.2 - 0.75
A mixture of maleic acid salts of derivatives of 2-alkyl-2-imidaz
olins and alkylamido amines - 0.01 - 0.25
Acetic acid - 0.1 - 0.4
Distilled Water - Else