CN100404451C - 用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，该水性涂料组合物包括成膜剂、耐热颜料、助剂和去离子水。该组合物可以对玻璃纤维编织制品进行着色，以满足装饰性的要求，同时所获得的涂层耐高温，安全无毒，特别适用于烘箱等要求耐高温且无毒的特殊场合，同时，该水性涂料组合物还能对编织结构加以粘合、固定，从而可减轻上述制品有可能出现的结构松动和散口现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性涂料组合物，特别适用于玻璃纤维编织制品。
背景技术
玻璃纤维是通过让熔化的玻璃在重力的作用下流过一个带有很多喷丝头的模具中制造的，通过机械拉伸形成连续单纤维的形式，随后单纤维集束成一根或多根原纤维。一般而言，在单纤维被集束成纤维束之前，需要用一定的材料对其进行涂敷，这些材料可称其为施胶剂或上浆料。上浆料一般起润滑剂的作用，以避免纤维的磨耗；对于生产复合材料部件而言，经过配方设计的上浆料还可以起到增强材料的润湿，有利于纤维与材料之间产生粘合的作用。有关施胶剂或上浆料的研制已经存在了大量的专利，如专利CN1657463A提出一种以淀粉为主要材料的用于玻璃纤维的施胶组合物；专利CN 1159247C提出制备一种具有低非离子和阳离子润滑剂含量的用于玻璃纤维的浆料，以减少玻璃纤维起毛，增加润湿性；专利CN 1386714A提出玻璃纤维表面处理剂，包括成膜剂、偶联剂、乳化剂和溶剂，用来使破璃纤维和非极性树脂基体达到良好结合；专利CN 1134691A，专利CN 1143943A，专利CN 1182409A，专利CN 1212672A，专利CN 1671633A，专利CN 1668546A也各自介绍了性能不同的玻璃纤维上浆组合物。
专利CN 1537820A介绍了一种高强度玻璃纤维浸渍胶，是一种酚醛树脂；专利CN 1644642A提出了制备一种玻璃纤维非织造物的粘合剂。
有些工作是采用一些特殊的手段对玻璃纤维进行处理，来获得特殊的应用，如着色、耐高温等。专利CN 1295542A介绍了采用无机润滑颗粒和聚合物材料处理玻璃纤维，用于补强复合材料层压电子载体；专利CN 1631829A提出了一种在原位涂敷纳米材料(粉状纳米二氧化硅或氧化铝或氧化钙或氧化镁)制备超高强度玻璃纤维复合丝的技术；专利CN 86104059A采用气相沉积的方法在实心和空心玻璃纤维外表面涂上金属合金或介电材料的涂层，涂层可耐300℃的高温；专利CN 1660710A提出了将碳微粒结合在玻璃体内形成预制件再拉伸成玻璃纤维的技术。
在实际的生活中，会遇到许多的玻璃纤维制品，其大部分已经在玻璃纤维制造的过程中就进行了化学处理，如表面涂覆有浸渍剂，或是直接制备成复合材料，不需要再进行涂料的涂敷。但在一些特殊的应用场合，如在需要耐高温、要求无毒的烘箱等炊具中所使用的玻璃纤维编织制品，需要用涂料对普通的白色玻璃纤维编织制品进行粘合和着色，以便符合装饰性要求。
发明内容
本发明的目的就是提供一种水性涂料组合物，能够将玻璃纤维编织制品进行粘合和着色，同时仍然能保持玻璃纤维编织制品的弹性和柔韧性，并且涂层耐高温，不退色，在高温下不产生有毒有害的物质。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：一种用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于由以下重量百分数的各组分组成：
(a)成膜剂 5～85％(wt)；
(b)耐热颜料 0.1～20％(wt)；
(c)助剂 0.01～3％(wt)；
(d)去离子水 5～90％(wt)；所述成膜剂为聚氧乙烯烷基酚缩合物、聚氧乙烯脂肪醇缩合物、山梨糖醇的脂肪酸酯、聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯、纤维素或硅溶胶的一种或几种的混合物；所述助剂由消泡剂和螯合型钛酸酯偶联剂组成。
在上述水性涂料组合物中，上述成膜剂的选择主要考虑其不仅要与耐热颜料具有较好的相溶性，同时与玻璃纤维编织制品的表面也要具有较强的亲合力。
所述聚氧乙烯烷基酚缩合物可采用的工业品的牌号有OP8、OP9、OP10、NP7、NP8、NP9、NP10或TX10。
所述聚氧乙烯脂肪醇缩合物可采用的工业品的牌号有平平加A-20、平平加O-10、平平加O-20或平平加O-25。
所述山梨糖醇的脂肪酸酯可采用的工业品的牌号有Span 20、Span 40、Span 60或Span 65。
所述聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯可采用的工业品的牌号有Tween 20、Tween 21、Tween 40或Tween60。
所述纤维素可以采用羧甲基纤维素或羟乙基纤维素。
所述硅溶胶可采用含钠溶胶或含钾溶胶。工业上也把硅溶胶称其为水玻璃，含钠溶胶称其为钠玻璃，含钾溶胶称其为钾玻璃。
所述耐热颜料，可以承受100～1000℃的高温，其粒径为1～50μm，所述颜料可以是一种黑色的耐热颜料，可选用二硫化钼、炭黑、石墨、氧化铁黑、铬铁黑、铜铬黑、铁钛黑、锰铁黑的一种或几种的混合物。根据装饰要求的不同，也可以选择其他色彩的颜料，如黄色、蓝色或绿色等。
所述消泡剂的工业品牌号有BYK-019、BYK-020、BYK-022、BYK-024、BYK-025、BYK-026、BYK-034、BYK-035、EFKA-2526或EFKA-2527。
所述螯合型钛酸酯偶联剂的工业品牌号有KR-138S或JN-115A，用于促进颜料的分散，本发明采用的偶联剂JN-115A由常州市吉耐助剂有限公司生产。
涂料采用的稀释剂为去离子水。
所述玻璃纤维编织制品是采用机械编织的方法制备的空心的玻璃纤维编织套管，该制品具有很好的弹性和形变恢复能力；在涂敷上述水性涂料组合物后，由于成膜厚度很薄，因而该玻璃纤维编织制品仍然能保持较好的弹性和柔韧性。
涂敷上述水性涂料组合物的施工方法为浸涂，浸过涂料的玻璃纤维编织制品，需要先在50～200℃的温度下进行干燥，再在300～400℃温度下进行烘烤。经过高温处理过的涂层可以经受454℃下较长时间的热作用，涂层不退色，不再有挥发性物质，并且不影响玻璃纤维编织制品的弹性和柔软性。
一种本发明的水性涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将成膜剂、助剂和部分去离子水加入到容器中分散得到透明的溶液；
2)在搅拌的条件下，将颜料加入到容器中，分散均匀；
3)逐步加入剩余的水量；
4)待配方中全部物料都加入后，过滤装桶。
本发明的水性涂料组合物的涂装方法是浸涂，包括以下步骤：
1)根据用户的要求，将上述涂料与适量的去离子水加入到带有搅拌装置的容器中，分散形成均匀的液体；
2)在搅拌的条件下，将已编制好的空心的玻璃纤维编织制品缓慢地浸入到上述的涂料槽液中，均匀上色。
涂层的干燥方法是：
1)上色后的玻璃纤维编织制品在50～200℃的温度下进行干燥，时间为10～180秒；
2)再在300～400℃温度下进行烘烤，时间为1～30分钟。
经本发明的水性涂料组合物处理后的玻璃纤维编织制品可作为一般性的装饰用品，特别适合于需要耐高温、安全无毒的特殊场合应用，尤其适合在烘箱等炊具中使用。
当玻璃纤维编织制品在烘箱等炊具中实际使用时，该玻璃纤维编织制品是采用机械编织的方法制备的空心的玻璃纤维编织套管，其内部还贯穿着一根具有较好弹性和柔韧性的空心的金属编织管。
本发明的技术效果：
该水性涂料组合物由于所选用的成膜剂不仅与颜料具有较好的相溶性，而且与玻璃纤维编织制品表面也具有较强的亲合力，因而不仅可以使颜料在玻璃纤维编织制品表面均匀分布，同时使得颜料与玻璃纤维编织制品的结合力也大为增强，不易掉色。因而本发明可以对玻璃纤维编织制品进行着色，赋予原先白色的玻璃纤维制品以不同颜色，以满足装饰性的要求；同时由于成膜厚度很薄，因而仍能保持玻璃纤维编织制品的弹性和柔韧性。且由于所用颜料为耐热颜料，因而涂层可以耐高温，不退色，并且上述水性涂料组合物的涂层经过干燥和高温烘烤后，残留下的涂层就具有很好的耐热能力，并且不会再释放出有害物质；此外，本发明本身又是一种水性涂料，因而还具有环保性。
另外，由于本发明可以对玻璃纤维编织制品的编制结构加以粘合，从而赋予玻璃纤维编织制品一定的粘结力，因而还能减轻上述制品有可能出现的结构松动和散口现象。
下面结合实施例，对本发明作进一步的说明：
实施例1～4
(一)本发明的水性涂料组合物A～D的制备
按表1中给出的量进行配制，先将成膜剂、助剂和部分去离子水加入到容器中分散得到透明的溶液；然后在搅拌的条件下，将颜料加入到容器中，分散均匀；最后逐步加入剩余的水量；待配方中全部物料都加入后，过滤装桶。
表1
(二)本发明的水性涂料组合物A～D的涂装
本发明的水性涂料组合物的涂装方法采用浸涂，包括以下步骤：
根据用户的要求，将上述制得的水性涂料组合物与适量的去离子水加入到带有搅拌装置的容器中，分散形成均匀的液体；然后在搅拌的条件下，将已编制好的空心的玻璃纤维编织套管缓慢地浸入到上述的涂料槽液中，均匀上色。
(三)本发明的水性涂料组合物A～D的涂装后的涂层的干燥
涂层的干燥方法如下：
上色后的玻璃纤维编织套管在50～200℃的温度下进行干燥，时间为10～180秒；再在300～400℃温度下进行烘烤，时间为1～30分钟。
上述实施例1～4最后所形成的涂层具有金属般光泽，涂料的比重为1.026～1.029。
实施例5～8
实施例5～8各自对应的水性涂料组合物E～H的制备方法、涂装方法和涂层的干燥方法均与实施例1～4相同，所不同的是水性组合物E～H中的各组分按表2中给出的量进行配制。
表2
上述实施例5～8各自对应的水性涂料组合物E～H最后所形成的涂层具有稍高的黑度，涂料的比重为1.028～1.031。
实施例1～8中介绍的水性涂料组合物赋予原先白色的玻璃纤维编织套管以颜色和一定的粘结力，并且不会影响套管的伸长和柔韧性；涂层在经过高温处理后，不会再释放出有害物质。涂料又是一种水性涂料，因而还有利于环保。
本发明并不局限于所公开的具体实施方案，相反，本发明意欲涵盖所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的各种改变。
Claims (15)
1.一种用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于由以下重量百分数的各组分组成：
(a)成膜剂 5～85％(wt)；
(b)耐热颜料 0.1～20％(wt)；
(c)助剂 0.01～3％(wt)；
(d)去离子水 5～90％(wt)；所述成膜剂为聚氧乙烯烷基酚缩合物、聚氧乙烯脂肪醇缩合物、山梨糖醇的脂肪酸酯、聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯、纤维素或硅溶胶的一种或几种的混合物；所述助剂由消泡剂和螯合型钛酸酯偶联剂组成。
2.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述聚氧乙烯烷基酚缩合物的工业品的牌号有OP8、OP9、OP10、NP7、NP8、NP9、NP10或TX10。
3.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述聚氧乙烯脂肪醇缩合物的工业品的牌号有平平加A-20、平平加O-10、平平加O-20或平平加O-25。
4.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述山梨糖醇的脂肪酸酯的工业品的牌号有Span 20、Span 40、Span60或Span 65。
5.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯的工业品的牌号有Tween 20、Tween 21、Tween 40或Tween60。
6.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述纤维素为羧甲基纤维素或羟乙基纤维素。
7.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述硅溶胶为含钠溶胶或含钾溶胶。
8.根据权利要求1或7所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述耐热颜料的粒径为1～50μm。
9.根据权利要求1或7所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述耐热颜料是一种黑色的颜料，其粒径为1～50μm。
10.根据权利要求9所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述耐热颜料选用二硫化钼、炭黑、石墨、氧化铁黑、铬铁黑、铜铬黑、铁钛黑、锰铁黑的一种或几种的混合物。
11.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述消泡剂的工业品牌号有BYK-019、BYK-020、BYK-022、BYK-024、BYK-025、BYK-026、BYK-034、BYK-035、EFKA-2526或EFKA-2527。
12.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述螯合型钛酸酯偶联剂的工业品牌号有KR-138S或JN-115A。
13.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述玻璃纤维编织制品是采用机械编织的方法制备的空心的玻璃纤维套管。
14.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述水性涂料组合物的施工方法为浸涂。
15.根据权利要求1所述的用于玻璃纤维编织制品的水性涂料组合物，其特征在于所述水性涂料组合物的涂层先在50～200℃的温度下进行干燥，再在300～400℃温度下进行烘烤。
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