改性玉米淀粉玻纤浸润剂的制备及其性能研究

郑彩华 曾云浩 徐少锋 谌 俊

（1 清远职业技术学院机电与汽车工程学院；2 清远忠信世纪玻纤有限公司）

0 引言

玻璃纤维增强热塑、热固性树脂复合材料具有强度高、耐高温、比重轻、绝缘性好、抗弯曲优良等一系列特性，广泛应用于建筑、车辆、船舶、电子电气、管道等领域，成为新世纪不可缺少的可持续发展的高新技术材料。浸润剂是玻璃纤维拉制和织造中不可缺少的材料，具有润滑、粘结、集束、消除静电以及改善纤维与基材界面性能等作用[1]。淀粉因其黏结性较好、热分解温度低、分解后残余物较少、易于在热清洗工序中去除，且来源广、成本低等优点，随池窑拉丝技术的发展，淀粉型纺织浸润剂得到了极大的发展应用[2-3]。

目前，垄断超细电子纱制造技术的美国和日本已将淀粉型玻纤浸润剂广泛普及并应用于玻纤工业生产线，而我国淀粉型玻纤浸润剂的研究尚处于发展阶段，复合改性淀粉型浸润剂已经成为研究热点[4]。本实验选取玉米淀粉为原料，通过改性、复配，制备出粘结性合适的改性玉米淀粉玻纤浸润剂，并通过产业化应用分析了对纤维纱硬挺度、烧失量、毛羽问题及透气性的影响；对打破国外对于玻璃纤维浸润剂的技术垄断，提升我国玻璃纤维产业技术水平和持续发展能力具有重要意义。

表1 实验所用主要原料与试剂

1 实验部分

1.1 主要原料与试剂(见表1）

1.2 实验方法

1.2.1 改性玉米淀粉玻纤浸润剂的制备工艺

⑴按照一定配方将加热融化后的三酸甘油酯、脂肪酸酯、聚氧丙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酰胺和硬脂酰胺醋酸盐装入容器混合均匀，加入55～75℃的去离子水至乳化，4～10min 后再加入适量55～75℃的去离子水搅拌均匀。

⑵采用55～75℃的去离子水分别制备双十八烷基二甲基氯化铵溶液、改性水溶性双酚A 环氧树脂衍生物溶液、甲醛溶液和有机硅类化合物溶液。

⑶制备改性玉米淀粉液：分别将羟丙基醚化改性玉米淀粉A 和羟丙基醚化改性玉米淀粉B 加入一定量55～75℃的去离子水，搅拌分散5min，加热至90～100℃并保温20～60min，然后加入去离子水调整温度至67～73℃。

⑷将⑴、⑵和⑶步制备的乳化物和溶液加入淀粉液中，其中最后加入有机硅类化合物溶液，加去离子水调整至所需浓度，搅拌均匀。

1.2.2 性能检测

⑴硬挺度检测：按照国标GB/T7690.4－2013《增强材料线纱试验方法第4 部分：硬挺度测定》进行检测。

⑵烧失量检测：按照国标GB/T9914.2－2013《增强制品试验方法第2 部分：玻璃纤维可燃物含量的测定》进行。

⑶毛羽问题检测：采用日本SHIKITEC 公司生产的SHIKIBO 型号的毛羽检测机进行纤维纱毛羽问题检测。

⑷透气性检测：采用常州市双固纺织仪器有限公司生产的SG461-III 型电子布透气性测试仪测定玻纤坯布的透气性。

2 结果与讨论

2.1 改性玉米淀粉玻纤浸润剂对纤维纱硬挺度和烧失量的影响

图1 和图2 分别展示了改性玉米淀粉浸润剂对内外层玻纤纱硬挺度和烧失量的影响。从图1 可以看到，使用改性玉米淀粉浸润剂后，玻纤纱的硬挺度有所降低，但仍符合生产要求。图2 表明使用该改性玉米淀粉浸润剂的玻纤纱烧失量明显降低，说明该改性玉米淀粉浸润剂的使用可以明显降低玻纤纱中浸润剂的用量，可以有效降低浸润剂的使用成本。

图1 纤维纱内层、外层硬挺度/mm

图2 纤维纱内层、外层烧失量/%

2.2 改性玉米淀粉玻纤浸润剂对纤维纱毛羽问题的影响

表2 和表3 展示了改性玉米淀粉玻纤浸润剂对玻纤纱毛羽问题的影响。从表2 和表3 中可以看出，使用改性玉米淀粉玻纤浸润剂后，不管是内层和外层，玻纤纱的毛羽值即毛羽长度明显变小，毛羽总根数明显降低。毛羽是所有电子布生产存在的普遍问题，有文献资料表明在实际生产过程中2mm 以上的毛羽对后道工序尤其是织造过程有严重影响[5]；同时毛羽过多不仅影响纱线的质量也会影响织造产品的产量、质量以及生产成本，是进入高端客户的最关键表观指标[6-7]。该改性玉米淀粉玻纤浸润剂能够有效降低纤维纱的毛羽问题，从而有利于提高产品的产量、质量并降低生产成本。

表2 使用改性玉米淀粉玻纤浸润剂前后原丝（内层）的毛羽检测结果

表3 使用改性玉米淀粉玻纤浸润剂前后原丝（外层）的毛羽检测结果

2.3 改性玉米淀粉玻纤浸润剂对坯布透气性能的影响

图3 是采用YR、YS、YA 三种纤维纱制成的坯布的透气率，其中YS 表示采用现有技术中专用于纬纱生产的浸润剂制成的纤维纱。YR+YR 表示用YR 纱作为经纱和纬纱的坯布，YR+YS 表示用YR 纱作为经纱YS 纱作为纬纱的坯布，YA+YA 表示用YA 纱作为经纱和纬纱的坯布。从图3 中可以看出，采用YR 纱作为经纱和纬纱的坯布透气率明显低于另外两种坯布的透气率，与YA+YA 坯布的正常透气率相比降低了47.2%，确保玻璃纤维布含浸树脂时，可以完全渗透，避免线路板通电短路的现象，从而大大提高线路板的电绝缘性能[8]。

图3 YR、YS、YA 三种纤维纱制成的坯布透气率/cm·s-1

3 结论

研究表明，以玉米淀粉为原料，通过改性、复配，制备出粘结性合适的改性玉米淀粉玻纤浸润剂对玻纤纱的硬挺度、烧失量、毛羽问题及透气性均有影响。通过使用该改性玉米淀粉玻纤浸润剂，能够降低浸润剂的用量，玻纤纱的硬挺度符合要求，毛羽问题明显减少，坯布透气率降低47.2%，有利于提高产品的产量、质量并降低生产成本。