[發明專利]一種連續玄武巖纖維復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410288650.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104059335A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 王靈
• 申請（專利權）人: 四川航天五源復合材料有限公司
• 主分類號: C08L63/10
• 分類號: C08L63/10;C08L63/00;C08L67/06;C08K9/00;C08K9/06;C08K7/00;C08K7/10;C08J5/24;C08J5/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明是一種連續玄武巖纖維復合材料及其制備方法，具體涉及利用玄武巖纖維增強材料制作的復合材料及其制備方法，屬于復合材料的制備領域。

背景技術

在現有的復合材料領域，作為復合材料增強體的纖維主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、聚乙烯纖維等，但由于價格因素的限制，大部分纖維都只用于軍事領域，只有玻璃纖維還廣泛應用于民用領域，但在實際應用過程中，玻璃纖維作為復合材料增強體還存在一定的缺陷，如：

（1）玻璃纖維的生產過程能耗較大，不利于節能環保；

（2）玻璃纖維的制備工藝對對人體有害，尤其是玻璃纖維毛會對人體皮膚產生刺激作用，吸入人體后不能被分解或吸收，很可能引起肺部疾病甚至產生癌變；

（3）環境污染大，玻璃纖維復合材料廢棄后不能回收利用或自然降解，不利于環境的保護，等等。

當然，為克服上述復合材料增強體的使用缺陷，人們提出了采用連續玄武巖纖維作為復合材料增強體的使用，對于連續玄武巖纖維我們知道，它是以天然火山噴出巖為原料，在1450～1500℃的高溫下熔融后，通過鉑鍺合金拉絲漏板拉絲制造而成的連續纖維，具有高強度、高模量、耐高溫、抗氧化、耐酸堿、抗輻射、電絕緣、絕熱隔聲、過濾性好、抗壓強度高、減震和剪切強度高等諸多優良性能，同時，也是一種新型的環保纖維。

現有的專利文獻CN101531806（一種聚苯二甲酸乙二醇脂/玄武巖纖維復合材料及其制備方法 2009.9.16）和CN103044877A（一種含改性玄武巖纖維和聚合物的復合材料及其制備方法 2013.04.17）均揭示了一種利用玄武巖纖維作為增強體用于制作復合材料的制備方法，但我們對上述制備方法獲得復合材料產品以及市面上出現的由連續玄武巖纖維復合材料進行性能測試，測試結果表明，不同工藝條件對復合材料的力學性能有很大的影響，主要表現在玄武巖纖維材料體系的組成、纖維表面處理的選擇以及復合材料的結構等方面，而現有的復合材料在力學性能上還有待加強，為此，本發明專門提出了一種連續玄武巖纖維復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種連續玄武巖纖維復合材料，選用特定組份含量的玄武巖纖維依次經表面處理和浸漬基體樹脂后，不僅能獲得力學性能較現有技術更加優異的纖維材料，還能提高纖維材料制作的性價比，同時，更克服了目前使用較為廣泛的玻璃纖維的使用缺陷，更具使用價值。

本發明的另一目的在于提供一種連續玄武巖纖維復合材料的制備方法，克服了現有玻璃纖維制作工藝中存在的諸多缺陷，具有制作步驟簡單、快捷等優勢，適宜廣泛推廣使用。

本發明通過下述技術方案實現：一種連續玄武巖纖維復合材料及其制備方法，所述的玄武巖纖維復合材料是由玄武巖纖維單向布經表面處理劑處理后，再由基體樹脂浸漬并固化而成的纖維材料，所述的玄武巖纖維單向布是由粗紗或紡織加工用的復合加捻粗紗制作而成，其密度為300～400g/m²，按重量配比計，所述的玄武巖纖維單向布包括以下組份：

SO₂：45～60%；

Al₂O₃：14.6～18.3%；

CaO：5.9～9.4%；

Fe₂O₃·FeO：8～11%；

其他堿金屬：2～3%，本發明涉及的玄武巖纖維復合材料是由特定組份含量的玄武巖纖維制作而成，該玄武巖纖維與金屬、玻璃及其他碳化物原料不同，是由火山巖精選、重煉冶煉過的組份穩定的礦石原料，開采也十分方便，該玄武巖纖維的性能十分優越，其中，SO₂是玄武巖纖維的主要成分，維持了纖維的化學穩定性和機械強度；而Al₂O₃除能提高玄武巖纖維的化學穩定性外，同樣的，還能提高其熱穩定性和機械強度。

在實際操作過程中，玄武巖纖維在經表面處理后，會提高基體樹脂與玄武巖纖維的復合性能，在此，所述的表面處理劑包括：由通式R_nSiX_4-n表示的有機硅烷類偶聯劑，其中，R包括甲氧基或乙氧基，n為1、2或3。

為更好的實現上述操作，所述的表面處理劑為沃蘭處理劑或KH560處理劑。

在本發明中，所述的基體樹脂選自乙烯基脂樹脂、環氧樹脂以及不飽和聚酯樹脂中的一種或多種。

進一步的，所述的基體樹脂為乙烯基脂樹脂，例如：氨基甲酸酯改性乙烯基脂樹脂、雙酚A改性環氧乙烯基脂樹脂等。