短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂的生产方法

摘要

本发明公开了一种短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂的生产方法，其特征在于所述的生产方法为：将不饱和聚酯树脂、丙酮与反应性乳化剂按55~70％∶10~15％∶20~30％的质量比例投入高速分散机搅拌混合均匀，然后加入去离子水直到体系发生了相反转，继续搅拌一段时间后加入去离子水稀释，得到一定浓度的不饱和聚酯乳液；所述的反应性乳化剂为含有双键能参与反应的可聚合性乳化剂。本发明所述的不饱和聚酯乳液生成方法简单易操作，所制得的不饱和聚酯粘结剂粒径较小、稳定性好，粘结力强，在苯乙烯中的浸透速度快，非常适用于制备玻璃纤维短切毡。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种不饱和聚酯乳液的生产方法，尤其是一种短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂的生产方法。

(二)背景技术

玻璃纤维产品是一种性能优异的无极非金属材料，是现代材料家族中的重要一员，也是高新技术不可缺少的配套基础材料。它不仅具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性好等优良性能，还可以采用有机被覆处理技术来进行制品深加工及扩大制品的应用领域。用玻纤增强塑料已成为当今最热门的工业之一主体。因而玻纤产品已被越来越广泛的应用于交通、运输、建筑、环保、石油、化工、电器、电子、机械、航空、航天、核能等传统产业部门和国防、高新技术部门。

玻璃纤维短切毡是玻璃钢复合材料的一种重要增强材料，它是将短切原丝定长切割，随机不定向铺成厚度均匀的原丝毡面，喷洒上粘结剂，经烘干、冷却而成。而乳剂毡则是用乳液粘结剂粘制而成的短切毡。乳剂毡不掉纱，极适用于机械成型工艺，如模压、缠绕等，具有良好的模具贴附性，易于脱泡，张力大而无方向性，有利于后道工序的加工，广泛适用于国防、交通、运输、化工、建材等方面。

增强短切原丝毡的乳液粘结剂在国内尚无成熟的产品能满足国外客户的要求。在国内，乳剂毡由于其撕扯方便、价格便宜等优点而更多的被用于一些小型手糊工艺的厂家。这对乳剂毡的浸透速度有一定的要求，但对浸透的终态，树脂在毡立面上的流动等均无太多的要求。而国外客户对乳剂毡的要求是相当严格，主要有：在苯乙烯中的溶解速度要小于30s；毡在树脂中的浸透终态只能有极少量的白丝，甚至没有：树脂在毡立面上不能有太多的流挂；毡表面不能掉纱；毡在树脂中不能开层；毡表面要柔软等等。

短切毡用乳液粘结剂主要是聚合物乳液，起作用是在玻纤纱之间实现点与点的粘结，以赋予短切毡良好的加工性能，同时要求成品毡在制备复合材料的过程中，与树脂有良好的相容性、浸透性。目前市场上，用作增强材料的短切原丝毡采用的粘结剂一般有两种类型：一种是可溶性的聚酯粉末，一种是聚酯乳液或聚醋酸乙烯酯等乳液。

聚酯乳液又分为饱和和不饱和的。不饱和聚酯分子结构中存在酯键、不饱和双键、端羧基等亲水基团以及脂肪烃和芳香烃等疏水基团，通用的不饱和聚酯其亲油性大于亲水性，含水超过2％，就会出现分层现象。

要获得稳定的不饱和聚酯乳液粘结剂，目前采用的途径有机械法、化学改性法和相反转法三种。机械法所得乳液粒子性状不规则，粒度分布较宽，且稳定性差。化学改性法制备不易控制，产品的成本也较高。利用相反转法将高分子树脂乳化为乳液，是通过改变水相的体积，使聚合物由油包水状态转化为水包油状态。相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，当连续相由水相向油相转变时，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸最小。相反转法借助于外加乳化剂的作用几乎可将所有的高分子树脂通过物理乳化方法制得。以往制备不饱和聚酯乳液多采用先化学合成不饱和聚酯树脂，再通过相反转法制备成乳液，反应周期长，过程控制复杂。本发明在于提供一种简单易操作的不饱和聚酯乳液的生产方法，以缩短操作时间，提高生产效率。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种简单易操作的不饱和聚酯乳液的生产方法，该方法制得的不饱和聚酯乳液粒径较小、稳定性好，同时满足后续加工工艺的要求，粘结力强，在苯乙烯中的浸透速度快，适于作为短切毡用乳液粘结剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂的生产方法，所述的生产方法为：将不饱和聚酯树脂、丙酮与反应性乳化剂按55～70％∶10～15％∶20～30％的质量比例投入高速分散机搅拌混合均匀，然后加入去离子水直到体系发生了相反转(此时体系的粘度会突然下降)，继续搅拌一段时间后加入去离子水稀释，得到一定浓度的不饱和聚酯乳液。本发明可根据需要调整相反转后去离子水的加入量以得到需要浓度的不饱和聚酯乳液。

由于短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂在后续应用上的要求，本发明优选不饱和聚酯树脂的分子结构中含有下列一种或任意几种结构单元：间苯二甲酸、对苯二甲酸、双酚A、四氢苯酐，软化点需控制在30-70℃，相对分子质量范围为2000-7000。

本发明所述的反应性乳化剂除了具有传统乳化剂的亲水基、亲油基之外，还具有能参与聚合的反应性基团，为含有双键能参与反应的可聚合性乳化剂。本发明推荐所述的反应性乳化剂选自下列之一：烷基烯-2-丙基乙磺酸钠盐、2-丙烯酰胺-2，2-二甲基乙磺酸钠、烯丙基磺基烷氧基琥珀酸双酯钠盐、聚氧化乙烯壬酚醚丙烯酸酯、十八烷基二甲基乙烯苯基氯化铵等；优选所述的反应性乳化剂为烯丙基磺基烷氧基琥珀酸双酯钠盐。

本发明推荐所述的高速分散机的搅拌速度为1000-2000转/分。

采用本发明所得不饱和聚酯乳液的性能如下：

(1)离心稳定性：6000转/分，90分钟不分层；

(2)储存稳定性：24个月乳液不破乳分层；

(3)平均粒径：＜0.2μm；

(4)加水稀释到乳液固含量为10±1％，静置48小时乳液稳定性＞99％；

故本发明制得的不饱和聚酯乳液粒径较小、稳定性好，粘结力强，在苯乙烯中的浸透速度快，适合作为短切毡乳液粘结剂，制备玻璃纤维短切毡。

与现有技术相比，本发明所述的短切毡用不饱和聚酯乳液粘结剂生成方法简单易操作，所制得的不饱和聚酯粘结剂粒径较小、稳定性好，粘结力强，在苯乙烯中的浸透速度快，非常适用于制备玻璃纤维短切毡。

(四)具体实施方式

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

本发明实施例中提到的份数均为质量份。

实施例1

按照相反转法制备不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，将不饱和聚酯树脂DS-186(上海新天和树脂有限公司出品)5.5份、丙酮1.5份，反应性乳化剂ONIST M-20S3份，投入高速分散机搅拌，搅拌速度为1000转/分，混合均匀后加入去离子水直到体系的粘度突然下降，此时体系的连续相由不饱和聚酯树脂溶液相转变为水相，发生了相反转时的加水量为体系的20％，继续高速搅拌一段时间后加入适量去离子水稀释到一定的浓度，制得短切毡用不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，物性参数如下：

粘度：约400mPa.S

粒径：约0.15μm

固含量：40％

分子量：约4000

短切毡在苯乙烯中的浸透时间：约7S

不饱和聚酯树脂乳液粘结剂的稳定性：离心稳定性：6000转/分，90分钟不分层。

实施例2

按照相反转法制备不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，将不饱和聚酯树脂DS-196(上海新天和树脂有限公司出品)6.5份、丙酮1份，反应性乳化剂ONIST M-20S2.5份，投入高速分散机搅拌，搅拌速度为1500转/分，混合均匀后加入去离子水直到体系的粘度突然下降，此时体系的连续相由不饱和聚酯树脂溶液相转变为水相，发生了相反转时的加水量为体系的25％，继续高速搅拌一段时间后加入适量去离子水稀释到一定的浓度，制得短切毡用不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，物性参数如下：

粘度：约550mPa.S

粒径：约0.18μm

固含量：45％

分子量：约5000

短切毡在苯乙烯中的浸透时间：约9S

短切毡用不饱和聚酯树脂乳液粘结剂的稳定性：离心稳定性：6000转/分，90分钟不分层。

实施例3

按照相反转法制备不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，将不饱和聚酯树脂DS-161(上海新天和树脂有限公司出品)7份、丙酮1份，反应性乳化剂ONIST M-20S 2份，投入高速分散机搅拌，搅拌速度为2000转/分，混合均匀后加入去离子水直到体系的粘度突然下降，此时体系的连续相由不饱和聚酯树脂溶液相转变为水相，发生了相反转时的加水量为体系的30％，继续高速搅拌一段时间后加入适量去离子水稀释到一定的浓度，制得短切毡用不饱和聚酯树脂乳液粘结剂，物性参数如下：

粘度：约500mPa.S

粒径：约0.18μm

分子量：约3000

固含量：40％

短切毡在苯乙烯中的浸透时间：约8S

短切毡用不饱和聚酯树脂乳液粘结剂的稳定性：离心稳定性：6000转/分，90分钟不分层。