[發明專利]一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料成型工藝

有效

• 申請號: 201210072083.6
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102615886A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 董擎之;周山花;高楠;張彥慶
• 申請（專利權）人: 常熟江南玻璃纖維有限公司;華東理工大學
• 主分類號: B32B19/00
• 分類號: B32B19/00;B32B27/12;B32B27/32;B32B37/06;B32B37/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于新型復合材料領域，涉及一種復合材料成型工藝，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料成型工藝。

背景技術

玻纖增強熱塑性復合材料(GFRTP)是以熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維為增強骨架的復合材料，近年來迅速崛起，出于環保要求，有逐步替代熱固性復合材料的趨勢。在GFRTP中，開發最早的是短纖維增強熱塑性樹脂基復合材料(SFT)，但由于成型時纖維在制品中保留長度很短，僅為0.2～0.4mm，增強效果有限，不適用于對材料性能要求較高的場合；第二代是玻纖氈增強熱塑性塑料片材(GMT)，這一技術的成功問世使塑料制品中的玻纖長度得以提高，但由于熱塑性樹脂本身的粘度較高，限制了增強纖維的加入量；第三代開發了連續復合纖維(Twintex)，Twintex是在拉絲時將玻璃纖維與熱塑性樹脂纖維復合而成的增強材料，解決了以上的兩個問題，但工藝比較復雜，成本較高，其中用玻璃纖維和聚丙烯纖維復合可制成具有優異剛度、重量比和抗沖擊性等力學性能的增強材料，并且不排放揮發性有機化合物；長玻纖增強熱塑性塑料(LFT)是近年來得到迅速發展的一類高性能復合材料，LFT相較于SFT而言，玻纖長度得以提高，采用特殊的螺桿、切割器、模頭及浸潤劑配方，可得到10mm以上的料粒或片材，相較于GMT而言，玻纖含量可提高，理論上這種玻璃纖維在制品中的比例可以達到重量比的10％～80％，而實際上常用玻璃纖維的比例通常為20％～40％，相較于Twintex而言，工藝簡單，生產一個汽車部件，僅需半分鐘左右，但LFT的制備是采用螺桿擠出，剪切力大，玻纖長度很難控制。

玄武巖連續纖維以玄武巖礦石為原料，將礦石破碎后加入熔爐中，在1450℃～1500℃熔融后，將均勻的熔融物通過拉絲漏板先拉成粗纖維，然后粗纖維由拉絲機拉制成各種規格的連續纖維，并根據后續用途采用不同的浸潤劑進行浸潤處理，加工形成最終產品。

玄武巖纖維具有以下優勢：1、優異的力學性能，其抗拉強度為3000～4900Mpa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都要高，與S玻璃纖維相當。而斷裂伸長率則大于碳纖維，成品的耐沖擊性能要好于碳纖維；2、突出的化學穩定性，玄武巖纖維耐酸堿和水的腐蝕。玄武巖纖維含有的K2O、MgO和TiO2等成分對提高纖維耐化學腐蝕及防水性能起到重要的作用。玄武巖纖維在飽和Ca(OH)2溶液以及在水泥等堿性介質中耐久性好，能保持高度的穩定性，可代替鋼筋用作混凝土建筑結構的增強材料，制作橋梁等大型建筑的結構件；3、突出的物理性能，玄武巖纖維耐溫性能好，使用溫度范圍為：-260～700℃(軟化點為960℃)，而玻璃纖維為-60～450℃。玄武巖纖維在400℃下工作時，其斷裂強度能夠保持85％。而碳纖維氧化性差，300℃即有氣體產生；芳綸最高使用溫度也只有250℃。玄武巖纖維具有良好介電性能，其體積電阻率比E玻璃纖維高一個數量級。因此玄武巖纖維是碳纖維的低價替代品，是繼碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維之后的第四大高技術纖維。

玄武巖礦石是一種天然的環保型的潔凈原料，可以說是一種萬能的廉價增強材料。隨著對玄武巖復合材料的不斷研發，將會降低成本，提高和穩定質量，迅速擴大產量，拓展應用領域，將會以更大的廣度和深度，日益廣泛地應用于各行各業。由于玄武巖產品它具有一些玻璃纖維，芳綸纖維和碳纖維不具備的特性，決定了它在特殊行業領域有不可替代的市場需求。該項目屬國家鼓勵發展的高科技項目，投資風險小，回報率高，生產無“三廢”排放，市場前景十分廣闊，投資回報率十分誘人。