[發(fā)明專利]一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611096318.X
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106751799B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市運和高分子科技有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08K9/06;C08K9/02;C08K7/10;C08J5/06
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發(fā)明公開了一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明先利用改性劑對玄武巖纖維進行表面改性處理，所述改性劑包括硝酸鹽、強堿和季銨鹽，使纖維表面粗糙度增加并形成大量活性位點和活性基團，從而增加玄武巖纖維與聚酰胺材料的相容性，使玄武巖纖維能與聚酰胺材料進行化學(xué)鍵合和機械鉚合，再將經(jīng)過改性處理的玄武巖纖維與聚酰胺材料復(fù)合得到性能更優(yōu)異的玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚酰胺復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發(fā)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(xù)纖維不僅穩(wěn)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(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

聚酰胺是大分子主鏈重復(fù)單元中含有酰胺基團的高聚物的總稱，聚酰胺材料具有良好的綜合性能，包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性，且摩擦系數(shù)低，易于加工；但由于聚酰胺分子具有強極性的特點，導(dǎo)致聚酰胺材料存在吸濕性強，尺寸穩(wěn)定性差的缺陷，同時，聚酰胺材料阻燃性較差，因此，在某些特殊環(huán)境下，聚酰胺材料需要進行阻燃、防水或提高尺寸穩(wěn)定性等改性處理后才能進行應(yīng)用。現(xiàn)今對聚酰胺材料的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料進行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了玻璃纖維在聚酰胺材料改性中的應(yīng)用，因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維對聚酰胺材料進行增強，從而得到的玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料是聚酰胺復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而聚酰胺為高分子有機材料，兩者相容性差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)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更難以與聚酰胺材料進行化學(xué)鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在聚酰胺材料中是獨立存在，對聚酰胺材料增強效果不佳，玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料的性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明先利用改性劑對玄武巖纖維進行表面改性處理，使纖維表面粗糙度增加并形成大量活性位點和活性基團，從而增加玄武巖纖維與聚酰胺材料的相容性，使玄武巖纖維能與聚酰胺材料進行化學(xué)鍵合和機械鉚合，再將經(jīng)過改性處理的玄武巖纖維與聚酰胺材料復(fù)合得到性能更優(yōu)異的玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用改性劑進行預(yù)處理得改性玄武巖纖維；

（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚酰胺材料進行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料。

上述一種玄武巖纖維增強聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，步驟1中所述的改性劑包括硝酸鹽、強堿和季銨鹽；所述改性劑能對玄武巖纖維表面腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝多種活性基團，使纖維表面形成大量活性位點和活性基團，從而能與聚酰胺進行化學(xué)鍵合和機械鉚合；所述的機械鉚合是指基體材料通過收縮應(yīng)力包緊粗糙表面的纖維而產(chǎn)生的摩擦結(jié)合。

優(yōu)選的，所述的改性劑包括2-5重量份的硝酸鹽、5-10重量份的強堿、10-15重量份的季銨鹽、60-100重量份的水，通過優(yōu)選，改性劑對玄武巖纖維的改性程度易控制，對玄武巖纖維改性效果更好；最優(yōu)選的，所述的改性劑包括3重量份的硝酸鹽、8重量份的強堿、12重量份的季銨鹽、80重量份的水。