CN107628758A

CN107628758A - 一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法

Info

Publication number: CN107628758A
Application number: CN201710804060.2A
Authority: CN
Inventors: 钟雄; 杨立军; 黄婷
Original assignee: TRUSYN CHEM-TECH Co Ltd
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明公开了一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，属于玻璃纤维生产领域。本发明首先用异淀粉酶对荞麦淀粉进行酶解，再进行醚化反应，以改性淀粉作为成膜剂,粘度增强，黏结性程度也得到提高，再加入辅助成膜剂，提高粘结集束力，将改性淀粉和直链淀粉混合，提高了成膜剂对玻璃纤维的分散度和玻璃纤维的强度，再用硅烷偶联剂对石英砂改性，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用，增强了石英砂与高聚物的相容性以及改善其均匀分散强度，也提高了成膜剂对玻璃纤维的粘结强度，加入适量的乳化剂，可以有效降低表面张力，使浸润剂更容易润湿玻璃纤维表面，增强改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的机械强度和粘结性。

Description

一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法

技术领域

本发明公开了一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，属于玻璃纤维生产领域。

背景技术

玻璃纤维纺织材料被广泛地应用于石油化工、建筑装饰、绝热保温领域。未经处理的玻璃纤维非常脆，常需要表面涂覆浸润剂来改善它的性能。不同的浸润剂能赋予玻璃纤维不同的性能，无捻粗砂必须具备优良的纺织性能才可以满足不同产品的需求，纺织型浸润剂不仅可提高玻纤的纺织性，而且可增加玻纤布的强度。浸润剂原材料和配方技术是制造高质量的玻纤的最关键的要素，也是玻纤生产过程必不可少的环节。行业中将其形象地比作“芯片制造技术”。

国内很多中小型玻纤企业还不具备研发、调试浸润剂配方的能力，古老的石蜡型浸润剂、711浸润剂、811浸润剂仍在使用，使得玻纤产品质量提不上来，更别提生产多品种、高利润、小批量的玻纤产品。

目前，浸润剂成膜剂有五大类：环氧、聚酯、PVAC、丙烯酸酯及聚氨酯。而环氧乳液成膜剂是最常见也是性能很好的一种，但现有浸润剂存在利用其处理玻璃纤维后，玻璃纤维复合材料界面剪切强度不高的问题。

由于人口的日益膨胀，以及地球上资源和能源的短缺，环境污染日益成为全人类需要急需关注的问题，各国在享受现代科技带来的便利的同时，也应该认识到人类即将面临的极其紧迫的环境危机。因此绿色化学成为了当今国际化学和化工科学创新的主要动力来源，绿色化学是实现污染预防最基本的科学手段，具有极其重要的社会和经济意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前浸润剂在利用其处理玻璃纤维后，玻璃纤维复合材料界面剪切强度低以及成膜性和粘结性较差的缺陷，提供了一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取30～50g荞麦淀粉，向荞麦淀粉中加入100～120mL水混合搅拌，搅拌后得到淀粉糊液，将淀粉糊液冷却，用质量分数为1％盐酸调节pH至5～6，得到淀粉混合液，再向淀粉混合液中加入3～6g异淀粉酶酶解，酶解结束后过滤去除滤渣，得到滤液即为淀粉反应液；

（2）依次向淀粉反应液中加入25～35mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、10～18mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和20～30mL质量分数为0.5％的环氧丙烷混合搅拌，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，继续将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨，得到改性淀粉；

（3）再称取60～80g石英砂研磨粉碎，得到石英砂粉末，将石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的菜籽油和混合物质量0.7%的葡萄皮，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末；

（4）按重量份数计，分别称取改性淀粉、荞麦淀粉、水、改性石英砂粉末混合液置于搅拌机中搅拌混合，再添加花生油、明胶和聚氧乙基酯，继续搅拌混合，干燥冷却至室温，出料，即可制得改性淀粉型玻璃纤维浸润剂。

步骤（1）所述的搅拌温度为85～105℃，搅拌时间为1～2h，冷却时间为40～50℃，酶解温度为25～35℃，酶解时间为1～2h。

步骤（2）所述的搅拌温度为25～45℃，搅拌时间为20～30min，糊化淀粉悬浊液和乙醇的体积比为3：1，继续搅拌时间为10～15min，研磨时间为6～10min。

步骤（3）所述的研磨时间为8～10min，石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792的质量比为8：1，搅拌时间为15～20min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为6～8天。

步骤（4）所述的按重量份数计，分别称取20～40份改性淀粉、10～30份荞麦淀粉、60～80份水、10～12份改性石英砂粉末、3～5份花生油、2～4份明胶和1～3份聚氧乙基酯，搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为15～24min，继续搅拌温度为55～75℃，搅拌时间为20～30min。

本发明的有益效果是：

本发明首先用异淀粉酶对荞麦淀粉进行酶解，再将其进行醚化反应，即得改性淀粉，以改性淀粉作为成膜剂，由于改性淀粉的粘度增强，因此成膜剂对玻璃纤维表面的黏结性程度也得到提高，再加入辅助成膜剂，进一步提高浸润剂粘结集束力，荞麦淀粉是直链淀粉，将改性淀粉和直链淀粉混合，再次提高了成膜剂对玻璃纤维的分散度和玻璃纤维的强度，再用硅烷偶联剂对石英砂改性，将其和植物油以及葡萄皮共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到部分玻璃纤维表面，增强了石英砂与高聚物的相容性以及改善其均匀分散强度，也提高了成膜剂对玻璃纤维的粘结强度，继续加入适量的乳化剂，可以有效降低浸润剂体系的表面张力，使浸润剂更容易润湿玻璃纤维表面，进一步增强改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的机械强度和粘结性。

具体实施方式

称取30～50g荞麦淀粉，向荞麦淀粉中加入100～120mL水，在85～105℃下混合搅拌1～2h，搅拌后得到淀粉糊液，将淀粉糊液冷却至40～50℃，用质量分数为1％盐酸调节pH至5～6，得到淀粉混合液，再向淀粉混合液中加入3～6g异淀粉酶在25～35℃下酶解1～2h，酶解结束后过滤去除滤渣，得到滤液即为淀粉反应液，依次向淀粉反应液中加入25～35mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、10～18mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和20～30mL质量分数为0.5％的环氧丙烷，在25～45℃下混合搅拌20～30min，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，按体积比为3：1将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌10～15min，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨6～10min，得到改性淀粉，再称取60～80g石英砂研磨粉碎8～10min，得到石英砂粉末，按质量比为8：1将石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792混合搅拌15～20min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的菜籽油和混合物质量0.7%的葡萄皮，装入发酵罐中，在温度为35～45℃的条件下密封发酵6～8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末，按重量份数计，分别称取20～40份改性淀粉、10～30份荞麦淀粉、60～80份水、10～12份改性石英砂粉末混合液置于搅拌机中，在30～50℃下搅拌混合15～24min，再添加3～5份花生油、2～4份明胶和1～3份聚氧乙基酯，继续在55～75℃下搅拌混合20～30min，干燥冷却至室温，出料，即可制得改性淀粉型玻璃纤维浸润剂。

实例1

称取30g荞麦淀粉，向荞麦淀粉中加入100mL水，在85℃下混合搅拌1h，搅拌后得到淀粉糊液，将淀粉糊液冷却至40℃，用质量分数为1％盐酸调节pH至5，得到淀粉混合液，再向淀粉混合液中加入3g异淀粉酶在25℃下酶解1h，酶解结束后过滤去除滤渣，得到滤液即为淀粉反应液，依次向淀粉反应液中加入25mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、10mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和20mL质量分数为0.5％的环氧丙烷，在25℃下混合搅拌20min，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，按体积比为3：1将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌10min，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨6min，得到改性淀粉，再称取60g石英砂研磨粉碎8min，得到石英砂粉末，按质量比为8：1将石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792混合搅拌15min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的菜籽油和混合物质量0.7%的葡萄皮，装入发酵罐中，在温度为35℃的条件下密封发酵6天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末，按重量份数计，分别称取20份改性淀粉、10份荞麦淀粉、60份水、10份改性石英砂粉末混合液置于搅拌机中，在30℃下搅拌混合15min，再添加3份花生油、2份明胶和1份聚氧乙基酯，继续在55℃下搅拌混合20min，干燥冷却至室温，出料，即可制得改性淀粉型玻璃纤维浸润剂。

实例2

称取40g荞麦淀粉，向荞麦淀粉中加入110mL水，在95℃下混合搅拌1h，搅拌后得到淀粉糊液，将淀粉糊液冷却至45℃，用质量分数为1％盐酸调节pH至5，得到淀粉混合液，再向淀粉混合液中加入4g异淀粉酶在30℃下酶解1h，酶解结束后过滤去除滤渣，得到滤液即为淀粉反应液，依次向淀粉反应液中加入30mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、15mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和25mL质量分数为0.5％的环氧丙烷，在30℃下混合搅拌25min，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，按体积比为3：1将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌12min，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨8min，得到改性淀粉，再称取70g石英砂研磨粉碎9min，得到石英砂粉末，按质量比为8：1将石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792混合搅拌18min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的菜籽油和混合物质量0.7%的葡萄皮，装入发酵罐中，在温度为40℃的条件下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末，按重量份数计，分别称取30份改性淀粉、20份荞麦淀粉、70份水、11份改性石英砂粉末混合液置于搅拌机中，在40℃下搅拌混合20min，再添加4份花生油、3份明胶和2份聚氧乙基酯，继续在60℃下搅拌混合25min，干燥冷却至室温，出料，即可制得改性淀粉型玻璃纤维浸润剂。

实例3

称取50g荞麦淀粉，向荞麦淀粉中加入120mL水，在105℃下混合搅拌2h，搅拌后得到淀粉糊液，将淀粉糊液冷却至50℃，用质量分数为1％盐酸调节pH至6，得到淀粉混合液，再向淀粉混合液中加入6g异淀粉酶在35℃下酶解2h，酶解结束后过滤去除滤渣，得到滤液即为淀粉反应液，依次向淀粉反应液中加入35mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、18mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和30mL质量分数为0.5％的环氧丙烷，在45℃下混合搅拌30min，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，按体积比为3：1将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌15min，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨10min，得到改性淀粉，再称取80g石英砂研磨粉碎10min，得到石英砂粉末，按质量比为8：1将石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792混合搅拌20min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的菜籽油和混合物质量0.7%的葡萄皮，装入发酵罐中，在温度为45℃的条件下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末，按重量份数计，分别称取40份改性淀粉、30份荞麦淀粉、80份水、12份改性石英砂粉末混合液置于搅拌机中，在50℃下搅拌混合24min，再添加5份花生油、4份明胶和3份聚氧乙基酯，继续在75℃下搅拌混合30min，干燥冷却至室温，出料，即可制得改性淀粉型玻璃纤维浸润剂。

对比例以无锡市某公司生产的浸润剂作为对比例对本发明制得的改性淀粉型玻璃纤维浸润剂和对比例中的浸润剂进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法

硬挺度测试按GB/T7690.4的规定进行检测。

粘结强度测试按JG/T298-2010的规定进行检测。

浸透性测试按GB21352-2008的规定进行检测。

表1

根据表1中数据可知，本发明制得的改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的硬挺度低，成膜性好，且粘结强度大，具有广阔的使用前景。

Claims

1.一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（2）依次向淀粉反应液中加入 25～35mL质量分数为5％的硫酸钠溶液、10～18mL质量分数为2％的氢氧化钠溶液和20～30mL质量分数为0.5％的环氧丙烷混合搅拌，搅拌反应后得到糊化淀粉悬浊液，继续将糊化淀粉悬浊液和无水乙醇混合搅拌，搅拌后再抽滤得到固体物，继续将固体物研磨，得到改性淀粉；

2.根据权利要求1所述的一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌温度为85～105 ℃，搅拌时间为1～2 h，冷却时间为40～50 ℃，酶解温度为25～35℃，酶解时间为1～2h。

3.根据权利要求1所述的一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的搅拌温度为25～45℃，搅拌时间为20～30min，糊化淀粉悬浊液和乙醇的体积比为3：1，继续搅拌时间为10～15min，研磨时间为6～10min。

4.根据权利要求1所述的一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的研磨时间为8～10min，石英砂粉末和硅烷偶联剂KH792的质量比为8：1，搅拌时间为15～20min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为6～8天。

5.根据权利要求1所述的一种改性淀粉型玻璃纤维浸润剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的按重量份数计，分别称取20～40份改性淀粉、10～30份荞麦淀粉、60～80份水、10～12份改性石英砂粉末、3～5份花生油、2～4份明胶和1～3份聚氧乙基酯，搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为15～24min，继续搅拌温度为 55～75℃，搅拌时间为20～30min。