一种超细电子纱高性能浸润剂及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃纤维工业生产领域，具体来说，涉及一种超细电子纱高性能浸润剂及其制备方法。

背景技术：

玻璃纤维电子纱由连续的玻璃原丝经过加捻形成，经过织造形成电子布，制成覆铜板(coppercladlaminate)后用于印制电路板(printedcircuitboard)等电子工业产品。用于覆铜板基材的原材料主要有玻纤布基、纸基、金属基等。覆铜板是印制电路板的基础材料，印制电路板是电子通信设备的重要载体。玻纤电子纱不同于其他工业用玻纤细纱，较其他玻纤纱更细，单纤直径范围一般为3.5-9μm，玻纤电子纱细度范围在3.3-136tex。

近年来，电子信息通信技术随着工业互联网、新能源汽车等的发展呈现更进一步的发展，因此，对玻纤电子纱和电子布的需求也持续不断的增长。为达到信息传递更高速、更可靠的目的，对印刷电路板和覆铜板的要求会更高，对玻纤电子布和电子纱的要求也将更为苛刻。就目前而言，为了满足高档印刷电路板的要求，电子布的厚度需达到0.03mm甚至更薄。

虽然，我国一直处在世界上最大的玻纤出口国地位，但玻纤电子纱产业的深加工依然比较急迫，先进的产品研发和最高的制造技术主要集中在欧美以及日本等国家。国外将电子布根据厚度将其分为厚型(＞0.151mm)、薄型(0.15-0.051mm)、极薄型(0.05-0.026mm)、超薄型(＜0.025mm)。若根据此标准，我国现在生产的电子布较高水平的为1067布种，其厚度约为0.032mm，对应纱线细度为5.6tex；而国外，尤其是日本织造的电子布已经达到几十微米，如日东纺公司生产的1037(厚度0.025mm)、1027(厚度0.020mm)、1017(厚度0.015mm)布种，对应使用的玻纤电子纱细度细至4.3tex、3.3tex、1.7tex。因此，玻纤电子纱的超细化发展是我国目前亟待解决和攻克的问题。

浸润剂是玻璃纤维拉制和织造中不可缺少的材料，它起着使纤维粘合、集束、润滑耐磨、消除静电等作用，可以有效地润滑玻璃纤维表面，又能将数百根乃至数千根玻纤单丝集成一束，还能改变玻璃纤维的表面状态，满足了玻纤原丝后续工序加工性能的要求。

而传统配方的浸润剂只适用在常规直径的e玻璃纤维的生产上，而在应用在超细直径的玻璃纤维生产时，出现了诸多影响产品品质的缺陷，不适用于超细纱的生产应用，如：(1)内外层迁移的现象严重；(2)静电无法消除从而影响后续加工；(3)加过过程脱粉严重；(4)玻璃纤维拉丝成型时容易断丝使得作业不稳定；(5)毛羽率高。

cn101575177a公开了一种降低超细电子纱毛羽的浸润剂，其组分包括淀粉、阳离子润滑剂、中心润滑剂、乳化剂、聚氧化乙烯、硅偶联剂、辅助成膜剂、防腐剂、抗静电剂和水，该发明制备的浸润剂降低超细玻璃纤维毛羽的作用显著，其拉制的d450超细玻璃纤维纱的毛羽为9-21根/500米，单丝强度为0.59-0.65n/tex。但该原配方中使用了甲醛作为防腐剂，在操作过程中会挥发，从而影响人体健康，防腐时间短，只能维持10小时左右；同时，拉丝成型时玻璃纤维的断丝率高，影响成品率，生产成本高。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种超细电子纱高性能浸润剂及其制备方法，解决了传统浸润剂应用于超细电子纱上的质量问题，同时使用防腐剂fs14d代替了甲醛，防腐效果优越，可维持24h以上，同时，消除甲醛挥发对人体的危害。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超细电子纱浸润剂，包括质量分数为6.5-7％的超细电子纱浸润剂活性组分和余量水；

所述超细电子纱浸润剂活性组分，包括以下重量份原料：淀粉44-65.7份、混合油脂9-15份、脂肪族聚酰胺0.8-2.2份、脂肪酸酯润滑剂2.6-5.1份、非离子活性剂0.7-2.1份、氢化植物油5.2-9.6份、阳离子润滑剂2.8-5.1份、偶联剂6.8-12.2份、防腐剂0.7-2.3份、消泡剂0.01-0.04份；

所述淀粉由淀粉hr和淀粉hj组成。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为31-43:15-21。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为38.2-51.2:8.8-14.5。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为22-31:22-31。

优选地，所述混合油脂为混合油脂am。

优选地，所述阳离子润滑剂为阳离子润滑剂e-so。

优选地，所述防腐剂为防腐剂fs-14d。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

本发明还提供了上述超细电子纱浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的淀粉与水混合，搅拌，加热保温，降温，得到糊化淀粉溶液；

(2)将配方量的混合油脂、脂肪族聚酰胺、脂肪酸酯润滑剂、非离子活性剂、氢化植物油、阳离子润滑剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂混合，搅拌均匀，得到助剂；

(3)将步骤(2)得到的助剂与步骤(1)得到的糊化淀粉溶液混合反应，至温度稳定后，形成乳液，即得所述的超细电子纱浸润剂；

步骤(1)中所述加热保温为在96℃下保温30min；所述降温为降温至76℃；

步骤(3)中所述温度稳定后的温度为60℃。

本发明还提供了上述超细电子纱浸润剂在超细纱玻璃纤维电子纱生产中的应用。

本发明的有益效果为：

(1)本发明使用了新型淀粉淀粉hr和淀粉hj，并通过二者用量的筛选复配，形成了新的分子结构，改善了浸润剂分子与超细纱反应结合的方式，并改变了其他助剂在淀粉与玻璃纤维表面之间有效结合程度，使得本发明浸润剂与超细纱玻璃纤维表面之间的结合更牢固，同时使得结合后成品的理化性能更优。

(2)超细电子纱难以接受粘度波动大的浸润剂，本发明的超细电子纱高性能浸润剂乳液ph值为5.32-5.6之间，粘度值在8.0-8.4cps之间，稳定性更好，更适合超细纱玻璃纤维电子纱的生产。

(3)本发明的超细电子纱浸润剂采用防腐剂fs14d消除了甲醛挥发对人体产生危害，延长了防腐剂时效的同时，可以参与到浸润剂其他组分的反应中，优化浸润剂的集束效果，提升浸润剂的成膜强度；制备的浸润剂可用于单丝直径为3.81微米-4微米的超细电子纱的生产，可以有效避免内外层迁移现象的发生，制备的玻璃纤维的断丝率下降，毛羽率显著降低，大大提高了产品质量，产品率在90％以上。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品，其中，脂肪族聚酰胺，购自吉村油化学株式会社，货号为zy-51；脂肪酸酯润滑剂，购自泰安震旦胜日应用材料有限公司，货号为lub-1；非离子活性剂购自竹本油脂株式会社，货号为gf-1；氢化植物油购自艾迪科株式会社，货号为am；阳离子润滑剂购自晋一化工科技有限公司，货号为eso；偶联剂购自东邦化学工业株式会社，货号为gf-08；防腐剂购自大和化学工业株式会社公司，货号为fs-14d；消泡剂购自江苏四新科技应用研究所股份有限公司，货号为s-29；淀粉hr购自日淀化学侏式会社，货号为hr；淀粉hj购自日淀化学侏式会社，货号为hj。

基础实施例

一种超细电子纱浸润剂，包括质量分数为6.5-7％的超细电子纱浸润剂活性组分和余量水；

所述超细电子纱浸润剂活性组分，包括以下重量份原料：淀粉44-65.7份、混合油脂9-15份、脂肪族聚酰胺0.8-2.2份、脂肪酸酯润滑剂2.6-5.1份、非离子活性剂0.7-2.1份、氢化植物油5.2-9.6份、阳离子润滑剂2.8-5.1份、偶联剂6.8-12.2份、防腐剂0.7-2.3份、消泡剂0.01-0.04份；

所述淀粉由淀粉hr和淀粉hj组成。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为31-43:15-21。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为38.2-51.2:8.8-14.5。

优选地，所述淀粉中淀粉hr和淀粉hj的重量比为22-31:22-31。

优选地，所述混合油脂为混合油脂am。

优选地，所述阳离子润滑剂为阳离子润滑剂e-so。

优选地，所述防腐剂为防腐剂fs-14d。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

本发明还提供了上述超细电子纱浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的淀粉与水混合，搅拌，加热保温，降温，得到糊化淀粉溶液；

(2)将配方量的混合油脂、脂肪族聚酰胺、脂肪酸酯润滑剂、非离子活性剂、氢化植物油、阳离子润滑剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂混合，搅拌均匀，得到助剂；

(3)将步骤(2)得到的助剂与步骤(1)得到的糊化淀粉溶液混合反应，至温度稳定后，形成乳液，即得所述的超细电子纱浸润剂；

步骤(1)中所述加热保温为在96℃下保温30min；所述降温为降温至76℃；

步骤(3)中所述温度稳定后的温度为60℃。

本发明还提供了上述超细电子纱浸润剂在超细纱玻璃纤维电子纱生产中的应用。

实施例1-4一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

实施例1-4中所述的超细电子纱浸润剂的组成及用量如表1所示。

表1

上述超细电子纱浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的淀粉与水混合，搅拌，在96℃下加热保温30min，降温至76℃，得到糊化淀粉溶液；

(2)将配方量的混合油脂、脂肪族聚酰胺、脂肪酸酯润滑剂、非离子活性剂、氢化植物油、阳离子润滑剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂混合，搅拌均匀，得到助剂；

(3)将步骤(2)得到的助剂与步骤(1)得到的糊化淀粉溶液混合反应，至温度稳定为60℃后，形成乳液，即得所述的超细电子纱浸润剂。

对比例1一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，淀粉仅为淀粉hr。

对比例2一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，淀粉仅为淀粉hj。

对比例3一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，用直链为70％的未经改性的杂交玉米淀粉代替淀粉hr；用直链为27％的醚化的杂交玉米淀粉代替淀粉hj。

对比例4一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，淀粉hr和淀粉hj的重量比为30:25。

对比例5一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，采用质量比为6:1的3，4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯环氧树脂和1,2-环氧树脂-3-(二-2,6-二甲苯基甲氧基)丙烷的环氧衍生物代替偶联剂。

对比例6一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，活性组分中混合油脂为16份、脂肪族聚酰胺为2.4份、非离子活性剂为0.6份、氢化植物油为10份、阳离子润滑剂2.5份、偶联剂13份、防腐剂2.4份、消泡剂0.03份。

对比例7一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例4的区别在于，采用的防腐剂为质量百分数为35％-40％的甲醛。

实施例5-8一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

实施例5-8中所述的超细电子纱浸润剂的组成及用量如表2所示。

表2

上述超细电子纱浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的淀粉与水混合，搅拌，在96℃下加热保温30min，降温至76℃，得到糊化淀粉溶液；

(2)将配方量的混合油脂、脂肪族聚酰胺、脂肪酸酯润滑剂、非离子活性剂、氢化植物油、阳离子润滑剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂混合，搅拌均匀，得到助剂；

(3)将步骤(2)得到的助剂与步骤(1)得到的糊化淀粉溶液混合反应，至温度稳定为60℃后，形成乳液，即得所述的超细电子纱浸润剂。

对比例8一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，淀粉仅为淀粉hr。

对比例9一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，淀粉仅为淀粉hj。

对比例10一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，用直链为70％的未经改性的杂交玉米淀粉代替淀粉hr；用直链为27％的醚化的杂交玉米淀粉代替淀粉hj。

对比例11一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，淀粉hr和淀粉hj的重量比为40:20。

对比例12一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，采用3，4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯环氧树脂代替偶联剂。

对比例13一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，活性组分中混合油脂为16份、脂肪族聚酰胺为2.4份、非离子活性剂为0.6份、氢化植物油为10份、阳离子润滑剂2.5份、偶联剂13份、防腐剂2.4份、消泡剂0.03份。

对比例14一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例8的区别在于，采用的防腐剂为质量百分数为35％-40％的甲醛。

实施例9-12一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

实施例9-12中所述的超细电子纱浸润剂的组成及用量如表3所示。

表3

上述超细电子纱浸润剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将配方量的淀粉与水混合，搅拌，在96℃下加热保温30min，降温至76℃，得到糊化淀粉溶液；

(2)将配方量的混合油脂、脂肪族聚酰胺、脂肪酸酯润滑剂、非离子活性剂、氢化植物油、阳离子润滑剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂混合，搅拌均匀，得到助剂；

(3)将步骤(2)得到的助剂与步骤(1)得到的糊化淀粉溶液混合反应，至温度稳定为60℃后，形成乳液，即得所述的超细电子纱浸润剂。

对比例15一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，淀粉仅为淀粉hr。

对比例16一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，淀粉仅为淀粉hj。

对比例17一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，用直链为70％的未经改性的杂交玉米淀粉代替淀粉hr；用直链为27％的醚化的杂交玉米淀粉代替淀粉hj。

对比例18一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，淀粉hr和淀粉hj的重量比为30:20。

对比例19一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，采用3，4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯环氧树脂代替偶联剂。

对比例20一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，活性组分中混合油脂为16份、脂肪族聚酰胺为2.4份、非离子活性剂为0.6份、氢化植物油为10份、阳离子润滑剂2.5份、偶联剂13份、防腐剂2.4份、消泡剂0.03份。

对比例21一种超细电子纱浸润剂及其制备方法

本对比例与实施例12的区别在于，采用的防腐剂为质量百分数为35％-40％的甲醛。

实验例一

将实施例1-12制备的超细电子纱浸润剂进行理化性能的实验室检测，其中，利用博勒飞粘度计(40±0.5℃)检测粘度值，利用耐破度仪检测浸润剂膜强度，防腐效果测试在40±0.5℃，湿度为80-85％的条件下观察腐烂霉变发生的时间。结果如下表4所示。

表4

由上表可知，本发明制备的浸润剂的粘度在8.0-8.4cps之间，极差为0.4cps，ph值在5.32-5.60之间，极差为0.028，表明本发明的浸润剂具有较好的粘度和ph值稳定性，同时，膜强度为175-205kpa，霉变时间大于24h，表明本发明制备的浸润剂的成膜强度高，且防腐效果优越。

为了进一步验证本发明的技术效果，对对比例5-7、对比例12-14、对比例19-21制备的浸润剂进行膜强度和防腐效果测试，结果如表5所示。

表5

由上表数据可知，相比常规的防腐剂甲醛水溶液，本发明浸润剂中采用的防腐剂fs14d在提升防腐性能的同时，可以参与到浸润剂其他组分的反应中，优化浸润剂的集束效果，提升浸润剂的成膜强度。同时发现，当改变浸润剂中的偶联剂、各组分用量，制备的浸润剂的成膜强度明显降低，表明，本发明的浸润剂中偶联剂、各组分用量均对浸润剂的成膜强度具有影响。

实验例二

采用实施例1-4和对比例1-7制备的超细电子纱浸润剂在同等工艺条件下拉制的d450(单丝直径4微米)超细玻璃纤维纱的相关技术指标，如表6所示。

表6

由上表数据可知，本发明制备的浸润剂，可以有效避免内外层迁移现象的发生，玻璃纤维的断丝率下降，毛羽率显著降低，大大提高了产品质量，产品率在92％以上，当浸润剂中淀粉hr和淀粉hj的重量比为37:18时，制备的浸润剂的性能较佳。同时发现，改变淀粉的类型、配比以及各组分的用量对浸润剂的性能均有影响。

采用实施例5-8和对比例8-14制备的超细电子纱浸润剂在同等工艺条件下拉制拉制的单丝直径为3.81微米的超细玻璃纤维纱的相关技术指标，如表7所示。

表7

由上表数据可知，本发明制备的浸润剂，可以有效避免内外层迁移现象的发生，玻璃纤维的断丝率下降，毛羽率显著降低，大大提高了产品质量，产品率在90％以上，当浸润剂中淀粉hr和淀粉hj的重量比为4:1时，制备的浸润剂的性能较佳。同时发现，改变淀粉的类型、配比以及各组分的用量对浸润剂的性能均有影响。

采用实施例9-12和对比例15-21制备的超细电子纱浸润剂在同等工艺条件下拉制的单丝直径为3.90微米的超细玻璃纤维纱的相关技术指标，如表8所示。

表8

由上表数据可知，本发明制备的浸润剂，可以有效避免内外层迁移现象的发生，玻璃纤维的断丝率下降，毛羽率显著降低，大大提高了产品质量，产品率在91％以上，当浸润剂中淀粉hr和淀粉hj的重量比为1:1时，制备的浸润剂的性能较佳。同时发现，改变淀粉的类型、配比以及各组分的用量对浸润剂的性能均有影响。

综上所述，本发明通过使用新型淀粉hr和淀粉hj的复配，形成了新的分子结构，并改变了其他助剂在淀粉与玻璃纤维表面之间的有效结合程度，使得本发明浸润剂与超细纱玻璃纤维表面的结合更牢固，有效改善了浸润剂的性能。制备的浸润剂可用于单丝直径为3.81微米-4微米的超细电子纱的生产，可以有效避免内外层迁移现象的发生，制备的玻璃纤维的断丝率下降，毛羽率显著降低，大大提高了产品质量，产品率在90％以上。

同时，本发明浸润剂中采用的防腐剂fs14d在提升防腐性能的同时，可以参与到浸润剂其他组分的反应中，优化浸润剂的集束效果，提升浸润剂的成膜强度。

本发明的浸润剂消除了甲醛挥发对人体产生危害，延长了防腐剂时效，每罐浸润剂最大量可以配制4吨(常规甲醛防腐剂最大量为2吨)，提高了生产效率。

以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。