[發明專利]用于復合材料制備的改性玄武巖纖維短切紗的制備方法

在審

• 申請號: 202010499815.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111533952A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 曹海波;楊國華;程友良;方兵華
• 申請（專利權）人: 開化瑞達塑膠科技有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K7/10;C08J5/06;C08L61/06;C08L97/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種用于復合材料制備的改性玄武巖纖維短切紗的制備方法，具體步驟為：玄武巖纖維短切紗的改性處理：使用含活性基團的低分子量改性有機硅樹脂溶液對玄武巖纖維表面進行包覆改性處理，得到改性玄武巖纖維。通過本方法制得的改性玄武巖纖維短切紗可代替玻璃纖維作為復合材料的增強型原料，綠色環保且得到的復合材料性能優異。同時，該方法還適用于處理玄武巖纖維無捻紗、軸向布等。

技術領域

本發明具體涉及一種用于復合材料制備的改性玄武巖纖維短切紗的制備方法。

背景技術

玄武巖纖維是一種新型無機環保綠色高性能纖維材料，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成。玄武巖纖維不僅強度高，而且還具有電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優異性能。此外，玄武巖纖維的生產工藝決定了產生的廢棄物少，對環境污染小，且產品廢棄后可直接在環境中降解，無任何危害，因此是一種名副其實的綠色、環保材料。我國已把玄武巖纖維列為重點發展的四大纖維（碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維）之一。與玻璃纖維相比，玄武巖纖維有更高抗拉強度和更高的彈性模量以及更高的使用溫度，但由于玄武巖纖維與酚醛、環氧、不飽和聚酯、聚氨酯等樹脂基體的結合力和相容性較差。與玻璃纖維相比，使用玄武巖纖維增強的復合材料性能優勢并不明顯，且成本高，性價比低，玄武巖纖維的性能優勢沒有得到充分的發揮，在復合材料領域玄武巖纖維的使用受到了極大的限制。傳統的工藝是使用偶聯劑類的浸潤劑對玄武巖纖維的表面進行處理，以增加與樹脂基體的粘結力和相容性，但長期以來并沒有取得突破性的進展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述缺點，提供一種用于復合材料制備的改性玄武巖纖維短切紗的制備方法，通過本方法制得的改性玄武巖纖維短切紗可代替玻璃纖維作為復合材料的增強型原料，綠色環保。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案包括以下步驟：玄武巖纖維短切紗的改性處理：使用含活性基團的低分子量改性有機硅樹脂溶液對玄武巖纖維表面進行包覆改性處理，得到改性玄武巖纖維。

在本發明中，進一步的，玄武巖纖維的改性處理具體操作為：將改性有機硅樹脂溶液投入真空捏合釜中，開啟捏合電機，在攪拌的狀態下，緩慢的加入玄武巖纖維短切紗，開啟加熱裝置和真空泵，控制物料的溫度為40～60℃，真空度-0.05～-0.095MPa，捏合攪拌10～30min，調轉捏合攪拌方向，再捏合攪拌10～30min，降溫冷卻，得到改性玄武巖纖維短切紗。

在本發明中，進一步的，在玄武巖纖維的改性處理之前，還包括以下步驟：制備改性有機硅樹脂溶液（以固體份計）：將40-50份甲苯，40-55份二甲苯依次加入帶有攪拌器的反應釜中，開動攪拌器，緩慢加入1～10份含活性基團的低分子量有機硅樹脂和0.1～2份硅烷偶聯劑，開啟加熱裝置，按5～6℃/min的升溫速度，升溫至30～50℃，并在此溫度下保溫30～90min，得到改性有機硅樹脂溶液。

在本發明中，進一步的，在玄武巖纖維的改性處理之后，還包括以下步驟：

為防止改性玄武巖纖維短切紗粘結成團，將捏合好的改性玄武巖纖維短切紗投入到臥式鼓風攪拌干燥桶中干燥和反應，熱風從物料下往上吹，在攪拌的狀態下干燥處理。

在本發明中，進一步的，攪拌器的轉速為60～80r/min。

在本發明中，進一步的，攪拌干燥溫度為50～70℃，攪拌器轉速控制在20～40r/min，攪拌干燥時間為60～120min。

在本發明中，進一步的，捏合機的攪拌轉速為40～60r/min。