玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用，涉及复合材料技术领域。其制备方法包括在氧化石墨烯溶液中加入偶联剂处理玄武岩纤维和玻璃纤维组成的混合纤维，再经低温等离子法处理得到改性增强材料。改性增强材料和混有纳米二氧化锆的热固性树脂通过固化成型工艺制备得到玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。该制备方法工艺简单，纤维增强体和树脂均进行过一定的改性处理，增强树脂具有很好的一致性，同时兼具玄武岩纤维和玻璃纤维的优异特性，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，能够将其应用于建筑材料领域，具有良好的开发应用前景。

【技术实现步骤摘要】
玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用
本专利技术涉及复合材料领域，且特别涉及一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用。
技术介绍
现有的复合材料领域，一般以玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维作为增强体制备复合材料，是目前最优发展前景的新型结构功能材料。但是大部分的高性能纤维的价格较高，只用于军事领域，只有玻璃纤维较广泛应用于民事领域。但是玻璃纤维的生产过程对人体伤害大，不利于节能环保。目前玄武岩纤维以其独特的性能和优点越来越受到青睐。玄武岩是一种高性能火山岩组分，将玄武岩石料在1450～1500℃熔融后通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成连续纤维，成为玄武岩纤维。其作为一种新型硅酸盐纤维，其具有优良的耐化学性能，特别是耐碱性能。原料来源广泛，成本低。耐高温、耐酸碱腐蚀性能优异、电磁波透过性好、吸湿率低，在冶金、化工、建筑、航空航天、兵器等领域具有广阔的应用前景。玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。专利技术人研究发现，目前绝大部分玄武岩纤维增强树脂是以单一的玄武岩纤维和树脂固化成型，制品的抗拉强度、弹性模量均较低，不能满足复合材料多种性能的需求。同时，对增强树脂而言，增强材料纤维与基体树脂的界面性能对于复合材料的最终性能有着重要影响。如果增强树脂复合材料中的纤维材料与树脂的界面性能差，会导致复合材料的力学性能下降，复合材料在使用过程中容易出现分层现象，导致复合材料受到破坏。大部分纤维，例如玻璃纤维、玄武岩纤维等，表面光滑、活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与树脂基体的浸润性差。其与树脂的复合材料往往使用寿命较短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，此制备方法简单、易操作、成本低廉，适用于工业化生产。本专利技术的另一目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，此增强树脂综合性能优良，力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高。本专利技术的第三个目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料的应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其包括以下步骤：将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料。按照重量份数计，混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份。将增强材料置于等离子发生装置，以CF4、N2、O2、CCl4中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到改性增强材料。将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在第一混合物中加入助剂得到第二混合物，助剂包括固化剂、促进剂、分散剂，纳米二氧化锆与热固性树脂的质量比为0.5～2:60～80。采用固化成型工艺，以改性增强材料和第二混合物为原料，使液态热固性树脂交联固化后形成与改性增强材料成一体的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。本专利技术提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，其根据上述制备方法制备得到。本专利技术还提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料的应用。本专利技术实施例的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用的有益效果是：玄武岩纤维具有稳定好、电绝缘性好、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优点，综合性能优良，原料成本低廉，天然环保，性价比高。玻璃纤维具有强度高、耐腐蚀、隔热、隔音、电绝缘性好、吸水少等优点。采用一定比例的玄武岩纤维和玻璃纤维作为增强体，可以充分发挥玄武岩纤维和玻璃纤维各自的优异性能，提高复合材料的刚度、强度、化学稳定性等各方面的性能，并且在一定程度上降低材料的成本。同时，在纤维中添加氧化石墨烯，并通过偶联剂和低温等离子体法对材料进行表面改性处理。一方面氧化石墨烯本身可增加复合材料的力学性能和耐腐蚀性能，另一方面偶联剂改性和等离子体改性处理，极大地增强了氧化石墨烯与纤维的界面性能以及增强体与树脂基体的界面性能，对于提高复合材料各方面的性能都有极大的增强作用，并能够大幅度提升复合材料的使用寿命。通过上述制备方法制备得到的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂综合性能优良，特别是力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高，能够应用于制备建筑材料，在房屋、桥梁、海港码头、隧道、沿海防护工程等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑寿命的作用。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法。以重量份为40～60份的玄武岩纤维和重量份为20～30份玻璃纤维混合得到的混合纤维为增强树脂的增强体。玄武岩纤维作为一种新型硅酸盐纤维，具有优良的耐化学性能，特别是耐碱性能。原料来源广泛，成本低。耐高温、耐酸碱腐蚀性能优异、电磁波透过性好、吸湿率低。同时，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、吸湿性下、拉伸强度高、价格最为低廉。采用一定比例的玄武岩纤维和玻璃纤维作为增强树脂的增强体，可以充分发挥玄武岩纤维和玻璃纤维各自的优异性能，提高复产品的刚度、强度、化学稳定性等各方面的性能，并且在一定程度上降低材料的成本。首先，将氧化石墨烯分散于稀释剂中，加入偶联剂制得的纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料。具体为，将氧化石墨烯按料液比10～20mg/mL加入到稀释剂中，再加入质量分数为稀释剂1～5％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维40～60min，真空条件下干燥20～50min得到增强材料。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成正六边形呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有独特的二维纳米结构和多种优异性能。氧化石墨烯结构与石墨烯相似，羟基和环氧基位于氧化石墨烯的基面上，羰基和羧基主要分布在氧化石墨烯的边缘。这些基团使氧化石墨烯相比石墨烯，与聚合物有更好的相容性，且能够在极性溶剂中实现长时间的均匀分散。在增强树脂中添加氧化石墨烯，可以形成复合材料体系，大幅度提高产品的耐冲击性、耐疲劳性、耐化学腐蚀性等。将氧化石墨烯分散于稀释剂中，再加入偶联剂后处理混合纤维，一方面使混合纤维上附着氧化石墨烯，使氧化石墨烯与混合纤维共同成为增强树脂的增强体，使产品的功能更具多样化，各项性能更为优异。其中，稀释剂优选为水、丙酮、乙醇、甲苯、环己酮、乙二醇、苯乙烯中的一种或几种。氧化石墨烯中含有大量的含氧官能团，包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。由于氧化石墨烯存在大量的含氧官能团，从而表现为极强的亲水性，可以高度分散在水溶液或其他亲水性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用所述纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料，按照重量份数计，所述混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份；将所述增强材料置于等离子发生装置，以CF

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用所述纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料，按照重量份数计，所述混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份；将所述增强材料置于等离子发生装置，以CF4、N2、O2、CCl4中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到改性增强材料；将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在所述第一混合物中加入助剂得到第二混合物，所述助剂包括固化剂、促进剂、分散剂，所述纳米二氧化锆与所述热固性树脂的质量比为0.5～2:60～80；采用固化成型工艺，以所述改性增强材料和所述第二混合物为原料，使所述热固性树脂交联固化后形成与所述改性增强材料成一体的所述玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维处理液具体为按照以下步骤制备：将所述氧化石墨烯按料液比10～20mg/mL加入到所述稀释剂中，再加入质量分数为所述稀释剂1～5％的所述偶联剂，机械搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明，
申请(专利权)人：四川航天五源复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51