Патент на изобретение №2167838

(54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО ВОЛОКНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству составов для обработки стеклянных, кварцевых и базальтовых волокон, предназначенных для текстильной переработки, а также производства ровингов для армирования термо- и реактопластов. Техническая задача изобретения заключается в создании эффектного силанового замасливателя, обеспечивающего высокую технологичность текстильной переработки стеклянных, кварцевых и базальтовых волокон. Состав для обработки минерального волокна включает следующие компоненты, мас.%: сополимер окиси этилена и пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом м.м. 20000 – 1,5 – 15,0, пластификатор – 0,1 – 3,0; клеящее вещество – дициандиамидформальдегидная смола 0,2 – 5,0; ПАВ-смачиватель – 0,01 – 0,5; органосилан – функциональные алкоксисиланы или их смеси – 0,1 – 0,2; вода дистиллированная – до 100.

Изобретение относится к производству и переработке минерального волокна, а именно, к производству составов для обработки стеклянных, кварцевых и базальтовых волокон, предназначенных для текстильной переработки, а также производства ровингов, для армирования термо- и реактопластов.

Известен состав для обработки стеклянного волокна, содержащий политерпены, эмульгатор, пластификатор, полиэтиленгликоль, дициандиамидоформальдегидную смолу, -аминопропилтриэтоксисилан и винилтриэтоксисилан, и воду (а.с. СССР N 827434, кл. C 03 C 25/02, 1981 – аналог).

Однако в настоящее время отсутствует основной компонент (политерпены), обеспечивающий высокую технологичность текстильной переработке стеклянных, кварцевых, базальтовых волокон.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является состав для обработки минерального волокна, (включающий водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом м. м. 20000, поверхностно-активное вещество, органосилан, клеящее вещество – дициандиамидформальдегидную смолу (п. РФ N 2129103, кл. C 03 C 25/02, пуб. 1999 – прототип).

Этот замасливатель обеспечивает создание композиций для обработки стекловолокон, обеспечивающих требуемый уровень физико-механических показателей волокнистых материалов и наполненных реакто- и термопластов, повышение термостойкости композиционных материалов.

Однако этот состав не обеспечивает высокую технологичность при текстильной переработке стеклянных, кварцевых, базальтовых волокон.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании эффективного силанового замасливателя, обеспечивающего высокую технологичность текстильной переработке стеклянных, кварцевых и базальтовых волокон.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в создании композиций для обработки волокон, обеспечивающих требуемый уровень физико-механических показателей волокнистых материалов по всем переходам текстильной переработки, а также высокий уровень характеристик наполненных реакто- и термопластов.

Этот технический результат достигается за счет использования состава для обработки минерального волокна, включающего водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированного толуилендиизоцианатом м.м. 20000, поверхностно-активное вещество, органосилан, клеящее вещество – дициандиамидформальдегидную смолу и дистиллированную воду, причем состав дополнительно содержит пластификатор, в качестве поверхностно-активного вещества – смачиватель, а в качестве органосилана – функциональные алкоксисиланы или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
– Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом с м.м. 20000 – 1,5 – 15
Пластификатор – 0,1 – 3,0
Клеящее вещество – дициандиамидформальдегидная смола – 0,2 – 5,0
ПАВ – поверхностно-активное вещество – смачиватель – 0,01 – 0,5
Органосилан – функциональные алкоксисиланы или смесь органосиланов – 0,1 – 2,0
Вода дистиллированная – До 100
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и полученным техническим результатом достигается за счет того, что
– во-первых, применение в пределах от 1,5 – 15,0 мас.% блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена, предлагаемого в составе, блокированного толуилендиизоцианатом, имеющего м.м.20000, предполагает получение пленки состава, обеспечивающей оптимальные адгезионные характеристики с поверхностью стекла и защиту, позволяющую обеспечивать высокую технологичность при текстильной переработке;
– во-вторых, применение пластификатора в заявленных пределах позволяет увеличить гибкость и термопластичность получаемой пленки состава, улучшая при этом эластичность нити и ее текстильную переработку;
– в третьих, применение клеящего вещества – дициандиамидформальдегидной смолы в заявленных пределах в данной совокупности повышает технологичность производства и физико-механические характеристики волокнистых материалов;
– в четвертых, применение ПАВ-смачивателей в заявленных пределах в предлагаемых по изобретению сочетаниях с совокупностью существенных признаков улучшает растекаемость и приводит к “выравниванию” покрытия состава на поверхности волокон, понижает коэффициент трения, повышая сопротивляемость волокон к повреждениям при всех стадиях текстильной переработки;
– в пятых, применение органосиланов – функциональных алкоксисиланов или их смесей в заявленных пределах способствует, благодаря бифункциональности кремнийорганических соединений, получению повышенных физико-механических характеристик композита, а применение смесей делает замасливатель универсальным под различные связующие, значительно упрощая технологический процесс производства волокон.

Таким образом, сочетание всех существенных признаков по изобретению обеспечивает высокое качество текстильных волокнистых материалов и композитов на их основе.

Пример 1
Для приготовления 100 л предлагаемого замасливателя для обработки минерального волокна в отдельных емкостях, снабженных мешалкой, предварительно готовят 4 водных рабочих состава.

Состав 1. В отдельную емкость заливают 10 л дистиллированной воды, подкисляют 10 мл уксусной кислоты и при перемешивании добавляют 0,3 кг органосилана – модифицированного стириламиносилана Z-6224 (ф. Dow Corning). Готовый раствор перемешивают 10 мин при (25 5)^oC.

Состав 2. К 1,5 кг сополимера окиси этилена и окиси пропилена ПГ-40 при перемешивании добавляют 0,1 кг пластификатора дибутилсебацината. Смесь перемешивают 10 мин, затем приливают дистиллированную воду с T=(255)^oC до 10 л. Готовый состав перемешивают 5-10 мин.

Состав 3. Клеящее вещество – дициандиамидформальдегидную смолу (ДЦУ) в количестве 5 кг растворяют в 10 л дистиллированной воды с Т=(255)^oC.

Состав 4. 0,5 кг ПАВ-смачивателя силиконовой эмульсии органомодифицированного полидиметилсилоксана LE-9300 (ф.Witco) растворяют при перемешивании в 5 л дистиллированной воды с Т=(255)^oC. Перемешивание продолжают 5-10 мин.

В основную емкость, снабженную мешалкой, наливают 30 л дистиллированной воды с Т= (255)^oC. Затем в нее при перемешивании последовательно заливают составы 1, 2, 3 и 4. Полученный состав доводят до 100 л добавлением воды с Т=(25+5)^oC. Готовый состав перемешивают в течение 15 – 20 минут со скоростью вращения мешалки n=60 мин^-1, pH состава 6,0 – 6,5.

Полученный состав включает, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоционатом м.м.20000 ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) – 1,5
Пластификатор: дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-74) – 0,1
Клеящее вещество: дициандиамидоформальдегидная смола (ГОСТ 6858-78, ТУ 6-14-947-78, ТУ 6-38-05800142-270-98) – 5,0
ПАВ-смачиватель: силиконовая эмульсия органомодифицированного полидимелсилоксана LE-9300 (ф.Witco) – 0,5
Органосилан – стириламиносилан Z-6224 (ф.Dow Corning) – 0,3
Уксусная кислота (ГОСТ 19814-74, ГОСТ 61-75) – 0,1
Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) – До 100
Пример 2
Замасливатель готовится смешением водных рабочих составов. Составы 1, 2, 3, 4 готовятся по примеру 1. Замасливатель имеет следующий состав, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом марки ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) – 15
Пластификатор: диоктилсебацинат (ГОСТ 8728-77) – 3,0
Клеящее вещество: дициандиамидформальдегидная смола (ГОСТ 6858-78, ТУ 6-14-947-78, ТУ 6-38-05800142-270-98) – 0,2
ПАВ-смачиватель: оксиэтилированный алкилфенол, содержащий в алкиле 9 атомов со средней степенью оксиэтилирования 10- – 0,01
Неонол АФ-10 (ТУ 38-1036-25-87) органосилан: – метакрилоксипропилтриметоксисилан MEMO (ф.Degussa-Huls) – 0,1
Уксусная кислота (ГОСТ 19814-74, ГОСТ (61-75) – 0,01
Вода дистиллированная – До 100
Пример 3.

Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом ПГ-40 (ТУ 6- 55-221-1280-92) – 4,0
Пластификатор: смесь диоксановых спиртов и их эфиров ЭДОС (ТУ 2493-003-13004749-93) – 0,5
Клеящее вещество: дициандиамидформальдегидная смола (ГОСТ 6858-78, ТУ 6-14-847-78, ТУ 6-38-05800142-270-98) – 2,0
ПАВ-смачиватель: эмульсия полидиметилалкоксисилана с реакционно-способной Si-OH группой LE-743 HS (ф. Witco) – 0,2
Органосилан: N-винилбензил-N-аминоэтил-3-аминопропил полисилоксанагидроацетат DS 1172(ф.Degussa-Huis) – 1,0
Уксусная кислота (ГОСТ 19814-74, ГОСТ 61-75) – 0,1
Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) – До 100
Пример 4
Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) – 6,0
Пластификатор: смесь диоксановых спиртов и их эфиров ЭДОС (ТУ 2493-003-13004749-93) – 0,6
Клеящее вещество: дициaндиaмидфopмaльдегиднaя смола (ГОСТ 6858-78, ТУ 6-14-947-78, ТУ 6-38-05800142-270-98) – 2,5
ПАВ-смачиватель: силиконовый аппрет-смачиватель Пента-66 (ООО “Пента-91”) – 0,1
Органосилан: -аминопропилтриэтоксисилан торговых марок: АГМ-9 (ТУ 6-02-724-77), А-1100 (ф. Witco), KH-550 (ф. Nanjing Shuguang Chemical General Compan), DS AMEO (ф. Degussa-Huls) – 0,5
Уксусная кислота (ГОСТ 19814-74, ГОСТ 61-75) – 0,13
Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) – До 100
Пример 5
Замасливатель готовится по примеру 1 и имеет следующий состав, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом ПГ-40 (ТУ 6-55-221-1280-92) – 10,0
Пластификатор: дибутилсебацинат (ГОСТ 8728-77) – 1,5
Клеящее вещество: дициандиамидформальдегидная смола (ГОСТ 6858-78, ТУ 6-14947-78, ТУ 6-38-05800142-270-98) – 1,0
ПАВ-смачиватель: силиконовый аппрет-смачиватель “Пента-66” (ООО “Пента-91”) – 0,3
Смесь органосиланов – 2,0
в том числе:
-аминопропилтриэтоксисилан A-1102, – 0,7
винилтрис-2-метоксиэтоксисилан A-172 – 0,8
-лицидоксипропилтриметоксисилан A-187 (торговые марки ф. Witco) – 0,5
Уксусная кислота (ГОСТ 19814-74, ГОСТ 61-75) – 0,3
Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) – До 100
Обработанные предлагаемым составом волокна были использованы для производства стекловолокнистых, кварцевых и базальтовых материалов широкого ассортимента (тканей, лент, сеток, ровингов, товарных нитей), с применением которых были получены реакто- и термопласты различного назначения. Стало возможным существенно повысить выход годной продукции при производстве крученых товарных стеклонитей высоких тексов.

При этом отмечено улучшение технологичности как процесса выработки, размотки, уменьшение обрывности, пушения, количества ворса при крутке, улучшение производительности процессов текстильной переработки.

Особого внимания заслуживают низкая энергоемкость и простота приготовления предлагаемого состава.

Формула изобретения

Состав для обработки минерального волокна, включающий водорастворимый сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом м.м. 20000, поверхностно-активное вещество, органосилан, клеящее вещество – дициандиамидформальдегидную смолу, воду дистиллированную, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пластификатор, в качестве поверхностно-активного вещества – смачиватель, а в качестве органосилана – функциональные алкоксисиланы или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер окиси этилена и окиси пропилена, блокированный толуилендиизоцианатом м.м. 20000 – 1,5 – 15
Пластификатор – 0,1 – 3,0
Клеящее вещество – дициандиамидформальдегидная смола – 0,2 – 5,0
ПАВ-смачиватель – 0,01 – 0,5
Органосилан – функциональные алкоксисиланы или их смеси – 0,1 – 0,2
Вода дистиллированная – До 100