一种玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂及其成形工艺制造技术

一种玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂及其成形工艺，增强材料为玻璃包覆铁基合金微丝，复合材料的成形工艺为：玻璃包覆金属非晶微丝的表面粗化，超声波清洗，烘干，预浸胶制成玻璃包覆金属微丝布，采用手糊成型、模压成型或缠绕成型法，制成玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂复合材料，复合材料的固化成型。

【技术实现步骤摘要】

此技术涉及到一种微丝增强热固性塑料，特别是涉及一种连续玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂及其成形工艺。
技术介绍
环氧树脂由于具有成形收缩小，尺寸稳定性好和良好的耐化学、腐蚀等性能，广泛用作为聚合物基复合材料的基体材料。纤维增强聚合物基复合材料是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。由于纤维增强复合材料具有如下特点：(1)比强度高，比模量大；(2)材料性能具有可设计性；(3)抗腐蚀性和耐久性能好；(4)热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得纤维增强复合材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维这几种常用纤维属于无机纤维或有机纤维，对提高复合材料的韧性、塑性有限。而金属纤维增强由于金属与聚合物的相容性低，导致复合界面结合强度偏低，无法充分发挥金属非晶纤维的增强效果。
技术实现思路
本专利技术是为了解决金属纤维与环氧树脂界面的不相容，导致复合界面结合强度不高的问题，提供一种玻璃包覆金属非晶微丝增强环氧树脂及其成形工艺，本专利技术的技术解决方案是：复合材料的基体为环氧树脂，增强材料为熔融纺丝法制备的连续玻璃包覆金属微丝，金属芯丝为铁基或铁基非晶合金微丝，金属芯丝直径为0.005-0.05mm，玻璃材质为石英，包覆层厚度为0.005-0.05mm，复合材料中金属微丝增强方向可为单向、双向或多向。上述玻璃金属微丝增强环氧树脂的成形工艺如下：1）玻璃包覆金属微丝经表面清洗后，在玻璃粗化液中处理2-15min，粗化液组成为，氢氟酸50-300ml/L、氟化铵100-300g/L，硫酸2-5ml/L，缓蚀剂微量，水余量；2）粗化后的玻璃包覆金属微丝经在水中超声波清洗2-10min，然后烘干；3）将烘干后的玻璃包覆金属微丝整平、压平，然后预浸制成玻璃包覆金属微丝布，其中，预浸胶配比为环氧树脂30-55%wt，固化剂1-8%，添加剂0-3%，溶剂余量，凝胶温度50-100℃，凝胶时间10-30min，4）采用手糊成型、模压成型或缠绕成型法，制成玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂复合材料，所述复合材料的玻璃包覆金属微丝布的排列方向可以为单向、双向或多向；5）复合材料的固化，固化温度为80-130℃，固化时间0.2-1.5h，层压成型时压力控制为0.4-2MPa，模压成型时压力控制为0.5-4MPa。本专利技术的优点：1）采用了玻璃粗化工艺，使玻璃表面凸凹不平，提高了玻璃与环氧树脂的界面结合强度，提升了复合材料的力学性能；2）采用熔融纺丝法制备的玻璃包覆金属非晶微丝，由于复合时金属与玻璃均处于熔融状态，原子扩散能力强，金属微丝与玻璃包覆层之间的界面结合强度高，且由于尺寸效应玻璃包覆层具有很高的柔性，不会与金属非晶微丝之间发生剥壳、脱落等现象，金属芯丝与玻璃包覆层之间界面结合强度高，且玻璃包覆金属非晶微丝为连续性高强纤维，因此很容易实现特定设计方向的增强效果；3）由于采取中温固化，复合材料尺寸精度提高，内应力减小，降低成形费用；4）由于非晶金属微丝具有高强、高弹性模量、还具有导电和优异的磁性能，能使复合材料具有一些无机、有机纤维增强不能获得的特殊性能。具体实施方式：以下结合实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1：玻璃包覆不锈钢微丝单向增强环氧树脂复合板的成形上述复合材料的制备工艺如下：1）玻璃包覆不锈钢微丝的表面处理，其中不锈钢材质为306L，包覆层材质为石英玻璃，包覆微丝直径为0.025-0.03mm，不锈钢芯丝直径为0.008-0.012mm，微丝经表面清洗后，在玻璃粗化液中处理5min，粗化液组成为，氢氟酸160ml/L、氟化铵120g/L，硫酸2ml/L，缓蚀剂0.5g/L，水余量；2）粗化后的玻璃包覆金属非晶微丝经在去离子水中超声波清洗10min，然后烘干；3）采用滚筒缠绕法制备玻璃包覆金属非晶微丝布：将粗化后的玻璃包覆金属非晶微丝整平、压平，然后预浸制成玻璃包覆金属非晶微丝布，玻璃包覆金属非晶微丝的平均间距为0.5mm，凝胶温度为100℃，凝胶时间10min，其中预浸胶配比为，环氧树脂45±2%，二氨基二苯醚二苯砜3%，乙酸甲酯余量；4）采用手糊成型法，制成5层玻璃包覆金属非晶微丝增强热固性塑料复合板，所述复合材料的玻璃包覆金属非晶微丝布的排列方向为单向；5）固化成型：固化温度125℃，固化时间40min，层压压力为0.6MPa。实施例2：玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝双向增强环氧树脂复合板的成形上述复合材料的制备工艺如下：1）玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝的表面处理，其中芯丝材质为FeCoSiB非晶合金，包覆层材质为石英玻璃，包覆微丝直径为0.025-0.03mm，非晶合金芯丝直径为0.008-0.012mm，包覆微丝经表面清洗后，在玻璃粗化液中处理3min，粗化液组成为，氢氟酸180ml/L、氟化铵125g/L，硫酸2ml/L，缓蚀剂0.2g/L，水余量；2）粗化后的玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝经在去离子水中超声波清洗10min，然后烘干；3）采用滚筒缠绕法制备玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝布：将粗化后的玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝整平、压平，然后预浸制成玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝布，玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝的平均间距为0.5mm，凝胶温度为85℃，凝胶时间20min，其中预浸胶配比为，环氧树脂37±3%，二氨基二苯醚二苯砜2%，乙酸甲酯余量，4）采用手糊成型法，制成6层玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝增强热固性塑料复合板，所述复合材料的玻璃包覆FeCoSiB非晶合金微丝布双向垂直交错铺设；5）固化成型：固化温度120℃，固化时间60min，层压压力为0.8MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂，其特征在于：复合材料的基体为环氧树脂，增强材料为玻璃包覆金属微丝，金属芯丝为铁基合金或铁基非晶合金微丝，金属芯丝直径为0.005‑0.05mm，玻璃材质为石英，玻璃包覆层厚度为0.005‑0.05mm，金属微丝增强方向可为单向、双向或多向。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂，其特征在于：复合材料的基体为环氧树脂，增强材料为玻璃包覆金属微丝，金属芯丝为铁基合金或铁基非晶合金微丝，金属芯丝直径为0.005-0.05mm，玻璃材质为石英，玻璃包覆层厚度为0.005-0.05mm，金属微丝增强方向可为单向、双向或多向。2.上述玻璃金属微丝增强环氧树脂的成形工艺，其特征在于，玻璃包覆金属微丝经表面清洗后，在玻璃粗化液中处理2-15min，粗化液的组成为，氢氟酸50-300ml/L、氟化铵100-300g/L，硫酸2-5ml/L，缓蚀剂微量，水余量；粗化后的玻璃包覆金属非晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志红，
申请(专利权)人：刘志红，
类型：发明
国别省市：湖南;43