[發明專利]一種聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201610823257.6
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106630582A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 四川力久云智知識產權運營有限公司
• 主分類號: C03B37/00
• 分類號: C03B37/00;C03C13/06;C03C25/32
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 馮精恒,陳明龍

技術領域

本發明涉及玄武巖纖維領域，具體涉及一種聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法。

背景技術

玄武巖纖維是一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續纖維不僅穩定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優異性能，而且，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。玄武巖連續纖維已在纖維增強復合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用。

聚碳酸酯是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，聚碳酸酯材料具有較好的綜合性能，聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃性好，成型尺寸穩定性好，在使用溫度內具有良好的機械性能；但由于碳酸酯基具有較強的活性，導致聚碳酸酯材料存在耐高溫性能差，耐磨性差的缺陷，因此，在某些特殊環境下，聚碳酸酯材料需要進行耐高溫、耐磨等增強改性處理后才能進行應用。現今對聚碳酸酯材料的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產成本高、環境污染大，嚴重限制了改性聚碳酸酯材料的應用，開發一種成本低廉、綠色環保、性能優異的新型纖維材料替代玻璃纖維和碳纖維對聚碳酸酯材料進行改性處理的問題急需得到解決。因而，可以預見，將無毒、無污染、來源廣泛、性能優異、穩定好的玄武巖纖維用于聚碳酸酯材料的增強必將是今后提高聚碳酸酯材料性能的新趨勢。但由于現有技術生產的玄武巖纖維自身結構和性能穩定，纖維表面光滑、表面活性位點少，造成玄武巖纖維在改性過程中難以與聚碳酸酯材料化學鍵合和機械鉚合形成統一的、穩定的整體，即玄武巖纖維在聚碳酸酯材料中是獨立存在，對聚碳酸酯材料的改性增強作用相對較弱，增強效果不甚理想，玄武巖纖維添加量少。

發明內容

本發明的目的在于克服現有玄武巖纖維與聚碳酸酯材料相容性差的缺陷，提供一種聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法；本發明玄武巖纖維是經過特殊浸潤劑在生產過程中的處理而得到的，該玄武巖纖維由于表面粗糙度大并接枝有大量活性基團，玄武巖纖維與聚碳酸酯材料之間的化學鍵合和機械鉚合能力強，該玄武巖纖維與聚碳酸酯材料的相容性好，能在聚碳酸酯材料中大量添加和應用。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，包括以下步驟：

（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到玄武巖礦石粉體；

（2）將步驟1得到粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；

（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到玄武巖纖維原絲；

（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲用浸潤劑進行浸潤改性處理；

（5）將步驟4得到的經過浸潤改性處理的原絲進行退解、并捻，得到聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維。

上述一種聚碳酸酯材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，步驟4中所述浸潤劑包括以下重量份組分：40-60份的成膜劑、5-15份的偶聯劑、1-5份潤滑劑、10-20份的改性劑、30-50份的溶劑；所述浸潤劑能快速對玄武巖纖維表面進行腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝大量活性基團，從而提高玄武巖纖維與聚碳酸酯材料之間的化學鍵合和機械鉚合能力，提高玄武巖纖維與聚碳酸酯材料的相容性；所述的機械鉚合是指基體材料通過收縮應力包緊粗糙表面的纖維而產生的摩擦結合。

上述浸潤劑，其中所述的改性劑包括有機酸鹽︰強堿︰羰基二咪唑按質量比3-6︰2-4︰1-3混合而成的混合物；優選的，所述的改性劑包括有機酸鹽︰強堿︰羰基二咪唑按質量比5︰3︰1混合而成的混合物

上述浸潤劑，其中所述的有機酸鹽為醋酸鈉、醋酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀中的一種或多種；其中所述的強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或多種；其中所述的成膜劑為聚碳酸酯型水性聚氨酯乳液；其中所述的偶聯劑為硅烷系偶聯劑；其中所述的潤滑劑為硬脂酸甲酯和硬脂酸鋅中的一種。

上述浸潤劑，其中所述的溶劑為甘油的水溶液；所述溶劑中甘油與水的體積比為1-3︰1；優選的，甘油的水溶液中甘油與水的體積比為2︰1。