一種用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明是一種水性環氧樹脂的制備方法，設及環氧樹脂乳液的制備方法，屬于生 產制造玻璃纖維技術領域。
【背景技術】
[0002] 玻璃纖維是一種工程材料，具有不燃、耐腐蝕、耐高溫、吸濕小、伸長率低等優良 特性，被廣泛應用于建筑、電子、航空、國防等領域，然而由于玻璃纖維具有不耐折、脆性高 等特性，不能直接使用，需要在玻璃纖維生產時涂覆一種混合物，使其在原絲生產時起到潤 滑、粘結、集束等作用，從而防止玻璃纖維單絲之間磨損，涂覆混合物的玻璃纖維，不僅耐折 性能優越，并且能滿足玻璃纖維進一步加工，同時可W使玻璃纖維獲得與基材有良好的相 容性及界面化學結合或化學吸附等性能。
[0003] 專利CN104497320A利用聚酸型聚氨醋型乳化劑高速攬拌合成一種環氧樹脂乳 液，提高涂層的耐水、初性和強度等性能，主要應用在油漆領域，未提到應用在玻璃纖維領 域。
[0004] 專利CN103865078A將至少2個環氧基的環氧樹脂和分子中至少2個活潑的氨原 子的極性化合物溶解在低碳醇中，并在高溫下反應10小時左右，該樹脂乳液具有水溶性優 異、穩定性好、成本低，毒性小等特點。此環氧樹脂乳液反應溫度高，反應周期長，產品初性 差。 陽0化]專利CN101402739A利用高速分散機、膠體磨和高壓均質機對環氧樹脂進行乳化， 做好的乳液12個月不破乳，性能優良。該工藝生產工藝繁瑣，成本高。
[0006] 專利CN1891772B利用環氧乳化劑、環氧樹脂和縮水甘油酸環氧樹脂制得。其中 環氧乳化劑由環氧樹脂、聚乙二醇酸、烷基酪聚氧乙締酸、擴鏈劑和縮水甘油酸環氧樹脂獲 得。此工藝要求反應溫度70~120°C，反應溫度高，需要抽真空，工藝繁瑣。
[0007] 專利CN1415680A公開了環氧樹脂乳液由環氧樹脂經反應性乳化劑乳化制備，反 應性乳化劑是由環氧樹脂與具有表面活性的聚酸二元醇在路易斯酸催化劑存在下反應生 成的，端基分別為環氧基和氨基的聚合物型乳化劑，路易斯酸催化劑加入影響固化物的耐 性，同時專利中加入共溶劑降低環氧粘度，但同時影響漆膜并且增加了成本。
[0008] 美國專利US4315044公開了通過雙酪A型環氧樹脂，雙酪A聚乙二醇縮水甘油酸 和乙二醇單酸。用=苯基憐作催化劑，于155~166°C高溫反應，合成自乳化環氧。其制備 工藝復雜，催化劑價格高，實際生產有很大困難。
[0009] 美國專利US5244856公開了分子量為300~400的雙酪A環氧樹脂，聚丙二醇縮 水甘油酸，雙酪A，硬脂肪二元酸，多元酸，單元酸和特下基酪，用Ξ苯基麟乙酸乙醋為催化 劑在165~200°C反應得到復合環氧樹脂，在含有非離子表面活性劑的水中乳化。在23°C， 涂膜7天固化。該專利乳化穩定性欠佳，而且固化溫度和固化時間還需要進一步調整。
[0010] 美國專利US4122067描述了一種環氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油酸制備得到乳 化劑。
[0011] 通過檢索國內外的專利文獻和論文數據庫，尚未檢索到與本發明相同的制備方 法，也未發現應用到玻璃纖維領域。

【發明內容】

[0012] 為克服現有技術中存在的生產工藝繁瑣、成本高，并且產品初性差的不足，本發明 提出了一種用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液及其制備方法。
[0013] 本發明提出的用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液由35~43. 01 %的環氧樹脂、 2. 5~5. 16 %的過氧化聚下二締、1.29~4%的環氧乙燒、2.0~6. 08 %的二丙酬醇和 45. 73~57%的去離子水組成。所述的百分比為質量百分比。
[0014] 本發明提出的制備所述用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液的具體過程是：
[0015] 步驟1，將占總體系43. 01%的環氧樹脂加入燒杯中，加入稱量好的有機溶劑二丙 酬醇，開啟高速剪切乳化攬拌機，持續攬拌10分鐘，使得二丙酬醇與環氧樹脂充分混合，環 氧樹脂粘度明顯降低，攬拌速度為3000r/min。得到環氧樹脂混合液。
[0016] 步驟2,在得到的環氧樹脂混合液中加入稱量好的過氧化聚下二締和環氧乙燒， 高速剪切乳化攬拌機保持3000r/min的攬拌速度持續攬拌10分鐘。調整攬拌機的轉速為 80(K)r/min并保持該轉速至制備過程結束。將所述去離子水總量的1/2加入至有過氧化聚 下二締和環氧乙燒的環氧樹脂混合液中，并繼續攬拌15分鐘。將剩余的去離子水加入到環 氧樹脂混合液中，繼續攬拌30分鐘，得到環氧樹脂濃度為45%的水性環氧樹脂乳液。 陽017]在向環氧樹脂混合液中加入去離子水時，須使去離子水呈線性狀態加入燒杯中。
[0018] 本發明將雙酪A型液體環氧樹脂、乳化劑二醇類化合物過氧化聚下二締、乳化劑 二醇類化合物環氧乙燒、有機溶劑和去離子水混合后進行乳化，即可得到濃度為30%~ 50%的水性環氧樹脂乳液。制備好的乳液呈泛藍光的乳白色，檢測粒徑為178. 36~ 235. 12nm〇
[0019] 與現有技術相比，本發明具有W下特點：
[0020] 利用二醇類化合物過氧化聚下二締和二醇類化合物環氧乙燒乳化劑，通過8000r/ min的高轉速剪切攬拌，同時結合相反轉技術，使所制備的環氧樹脂乳液完成從油包水到水 包油的過程。所制備的乳液粒徑范圍為150~300納米，具有粒徑范圍小、粒徑分布集中、 離屯、性能穩定的特點，在常溫常壓下靜置12個月不出現破乳或分層現象，乳液經過110°C 烘干后，所形成的膜堅硬、初性好、強度高。
[0021] 相反轉指小分子乳液體系中的連續相從油相變為水相的過程。是一種能夠有效制 備高分子樹脂乳液的方法，在環氧樹脂相反轉乳化過程中，水加到環氧樹脂/乳化劑體系 中，在強剪切力的作用下，立即被分散成細小的水珠，乳W油包水形式分散于環氧樹脂連續 相中，乳化劑吸附并定向排列在油/水界面上形成界面膜。當水量較大時，水滴之間的距離 減小，范德華力增加，使水滴較大時發生融合、聚集，最終導致乳狀液體系從油包水到水包 油型。
[0022] 本發明中，由二丙酬醇和丙二醇甲酸組成的有機溶劑能夠降低環氧樹脂的粘度， 使之乳化時乳化均勻，降低了乳液的粘度，做好的環氧樹脂乳液粘度為10~lOOcps，并且 在烘干后玻璃纖維表面不會有殘留，對玻璃纖維表面不會起破壞作用。
[0023] 環氧樹脂中環氧基團化學活潑性強，為高極性基團，反應活性大，很容易打開與 酸、醇、胺等化工原料反應，從而使其具有親水性；分子鏈中又含有極性強的酸基和徑基，對 其它分子產生很強的吸引力，具有極好的粘結力。
[0024] 將環氧樹脂制備的水性乳液應用于玻璃纖維作為成膜劑，環氧樹脂乳液經烘干 后，聚結成樹脂層膜，鋪展在玻璃纖維表面，對玻璃纖維起著集束和保護作用。使玻璃纖維 生產時運轉率高、斷絲少，生產效率高。水性環氧樹脂乳液與玻璃纖維偶聯劑、基體樹脂結 合，提高了復合材料的性能。將水性環氧樹脂乳液用于制備淀粉型細紗的輔助成膜劑，不僅 能提升玻璃纖維的集束性，還能提升織布的工藝性，減少毛羽。
【具體實施方式】W25] 實施例一
[00%] 本實施例是一種用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液。
[0027] 所述用于玻璃纖維的水性環氧樹脂乳液由43. 01%的環氧樹脂、5. 16%的過氧化 聚下二締、1. 29%的環氧乙燒、3. 23%的二丙酬醇和47. 31 %的去離子水組成。所述的百分 比為質量百分比。
[0028] 所述的環氧樹脂為雙酪A型液體環氧樹脂。
[0029] 本實施例的制備過程是：
[0030] 步驟1，將占總體系43. 01 %的環氧樹脂加入燒杯中，加入稱量好的有機溶劑二丙 酬醇，開啟高速剪切乳化攬拌機，持續攬拌10分鐘，使得二丙酬醇與環氧樹脂充分混合，環 氧樹脂粘度明顯降低，攬拌速度為3000r/min。得到環氧樹脂混合液。
[0031] 步驟2,在得到的環氧樹脂混合液中加入稱量好的過氧化聚下二締和環氧乙燒， 高速剪切乳化攬拌機保持3000r/min的攬拌速度持續攬拌10分鐘。調整攬拌機的轉速為 800化/min并保持該轉速至制備過程結束。向加入有過氧化聚下二締和環氧乙燒的環氧樹 脂混合液中加入去離子水。加入時使去離子水呈線性狀態加入燒杯中。隨著去離子水的逐 漸增多，燒杯中乳液粘度越來越大。當去離子水的加入量為所述去離子水總量的1/2時，所 述的環氧樹脂混合液達到液相轉化點，乳液粘度開始變小，停止向環氧樹脂混合液中加入 去離子水，繼續攬拌15分鐘。將剩余的去離子水加入到環氧樹脂混合液中，繼續攬拌30分 鐘，得到環氧樹脂濃度為45 %的水性環氧樹脂乳液。制備好的乳液呈泛藍光的乳白色，檢測 粒徑212. 64皿。
[0032] 涂覆時，將得到的水性環氧樹脂乳液用去離子水稀釋，使所述水性環氧樹脂乳液 中環氧樹脂濃度為6. 50 %。采用現有技術將經過稀釋的水性環氧樹脂乳液涂覆在玻璃纖維 表面。待