一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。按照本发明专利技术的制备方法制得的复合材料具有优异的加工性能和力学性能，尤其是高温力学性能显著增强。同时，上述制备过程简单快捷，容易实现大规模生产，且制备成本低廉。

Basalt fiber composite material and preparation method thereof

The invention provides a basalt fiber composite material and a preparation method thereof. The preparation method of the invention comprises the following steps: a) surface treatment of basalt fiber satin cloth with surface treatment agent to obtain pretreated fiber cloth; b) impregnation treatment of the pretreated fiber cloth with polyimide resin solution to obtain preprepreg; c) vacuum evaporation solvent treatment of the prepreg to obtain re-impregnation. The composite precursor (d) solidified the precursor of the composite material and obtained basalt fiber composite material. The composite material prepared according to the preparation method of the present invention has excellent processing performance and mechanical properties, especially the high temperature mechanical properties are significantly enhanced. At the same time, the preparation process is simple and quick, easy to realize large-scale production, and the preparation cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法。
技术介绍
纤维增强复合材料由于具有高强度、高模量、低密度等一系列优良特性，而在航空航天、汽车、建筑、防护、运动器材和包装等领域有广泛应用。现有的复合材料领域，作为复合材料增强体的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等，由于价格原因，大部分纤维主要用于军事领域，只有玻璃纤维广泛应用于民用领域，但在实际应用过程中，玻璃纤维存在生产能耗大、制备工艺对人体有害、环境污染大等缺陷。针对上述问题，现有技术提出采用连续玄武岩纤维作为复合材料增强体使用。玄武岩纤维是以天然火山喷出岩为原料，在1450～1500℃高温下熔融后，通过铂锗合金拉丝漏板拉丝制造而成的连续纤维，具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、抗氧化、抗辐射、电绝缘等诸多优良性能，同时，其还是一种新型环保纤维。例如，公开号为CN101531806B(一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/玄武岩纤维复合材料及其制备方法)和CN104059335A(一种连续玄武岩纤维复合材料及其制备方法)均提出了利用玄武岩纤维作为增强体制备复合材料的方法，然而，现有的玄武岩纤维复合材料的力学性能，尤其是高温力学性能欠佳，影响玄武岩纤维复合复合材料的使用和推广。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法，本专利技术制得的玄武岩纤维复合材料具有优异的常温力学性能和高温力学性能。本专利技术提供了一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。优选的，所述步骤b)中，聚酰亚胺树脂溶液中聚酰亚胺树脂的牌号选自YH-550-1、YH-550-2、YH-550-3和YH-550-4中的一种或几种。优选的，所述聚酰亚胺树脂溶液中的聚酰亚胺树脂与玄武岩纤维缎纹布的质量比为(0.5～1)∶1。优选的，所述步骤b)中，聚酰亚胺树脂溶液的质量分数为20％～50％。优选的，所述步骤a)中，所述玄武岩纤维缎纹布的体积密度为2.4～2.8g/cm3，面密度为280～350g/m2。优选的，所述步骤a)中，所述聚酰亚胺树脂溶液的溶剂选自二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。优选的，所述步骤a)中，所述表面处理剂为丙酮或乙醇；所述表面处理包括浸泡处理；所述浸泡处理的时间为12～36小时。优选的，所述步骤d)中，所述固化成型的条件为：以第一速率升温至220～260℃，保温1～3h；然后以第二速率升温至320～360℃，保温3～5min；再在1～5MPa下升温至370～390℃，保温固化2～5h。优选的，所述步骤c)中，所述真空蒸除溶剂处理的温度为100～200℃。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的制备方法制得的玄武岩纤维复合材料。本专利技术提供了一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。按照本专利技术的制备方法制得的复合材料具有优异的加工性能和力学性能，尤其是高温力学性能显著增强。同时，上述制备过程简单快捷，容易实现大规模生产，且制备成本低廉。具体实施方式本专利技术提供了一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。按照本专利技术，先用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布。本专利技术中，所述表面处理剂优选为丙酮或乙醇，更优选为丙酮。本专利技术对所述表面处理剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本专利技术采用玄武岩纤维布中的缎纹布作为处理对象，更有利于提升复合材料的力学性能；所述玄武岩纤维缎纹布是由粗纱或纺织加工用的复合加捻粗纱制作而成的一类纤维布。本专利技术中，所述玄武岩纤维缎纹布的体积密度优选为2.4～2.8g/cm3，更优选为2.653g/cm3。所述玄武岩纤维缎纹布的面密度优选为280～350g/m2，更优选为320g/m2。本专利技术中，所述表面处理优选包括浸泡处理。所述浸泡处理的时间优选为12～36小时。在进行表面处理时，本专利技术对表面处理剂与玄武岩纤维缎纹布的用量没有特殊限制，表面处理剂能够没过玄武岩纤维缎纹布，使整个缎纹布浸泡于表面处理剂中即可。本专利技术中，所述表面处理优选还包括干燥处理，即在浸泡处理后，将浸泡料进行干燥处理。本专利技术对所述干燥处理的条件没有特殊限制，能够将浸泡料烘干即可；在一些实施例中，所述干燥的温度为100～200℃，时间为1～3h。采用上述表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，能够防止或减少后续高温固化时复合材料中空隙的出现，进而提升复合材料的力学性能。在所述表面处理后，得到预处理纤维布。按照本专利技术，在得到预处理纤维布后，用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料。本专利技术中，所述聚酰亚胺树脂溶液中的聚酰亚胺树脂的牌号优选为YH-550-1、YH-550-2、YH-550-3和YH-550-4中的一种或几种，更优选为YH-550-2。本专利技术对所述聚酰亚胺树脂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本专利技术中，所述聚酰亚胺树脂溶液中的溶剂优选为二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种，更优选为二氧六环和/或N,N-二甲基乙酰胺。本专利技术对所述溶剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本专利技术中，所述聚酰亚胺树脂溶液优选通过以下方式获得：将聚酰亚胺树脂粉末与溶剂混合，在120～150℃下加热回流配制而成。本专利技术中，所述聚酰亚胺树脂溶液的质量分数优选为20％～50％，更优选为30％。本专利技术采用聚酰亚胺树脂溶液对上述预处理纤维布进行浸渍处理时，聚酰亚胺树脂溶液中的聚酰亚胺树脂与玄武岩纤维缎纹布的质量比优选为(0.5～1)∶1，在所述用量比范围内，有利于进一步提升复合材料的力学性能，若用量比低于0.1∶1，则易导致所得复合材料的层间剪切强度较差，若用量比高于1∶1，则易导致所得复合材料的弯曲强度较差。本专利技术对所述浸渍处理的方式没有特殊限制，如可以将聚酰亚胺树脂溶液涂覆到预处理纤维布上，即得预浸料。按照本专利技术，在得到预浸料后，对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体。本专利技术中，在进行上述真空蒸除溶剂处理前，优选先进行裁制处理，将预浸料按照成型模具的尺寸裁剪成一定大小后，再放入真空烘箱中进行真空蒸除溶剂处理。本专利技术中，所述真空蒸除溶剂处理的温度优选为100～200℃。所述真空蒸除溶剂处理的真空度没有特殊限制，保证在真空条件下即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)用表面处理剂对玄武岩纤维缎纹布进行表面处理，得到预处理纤维布；b)用聚酰亚胺树脂溶液对所述预处理纤维布浸渍处理，得到预浸料；c)对所述预浸料进行真空蒸除溶剂处理，得到复合材料前体；d)将所述复合材料前体固化成型，得到玄武岩纤维复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，聚酰亚胺树脂溶液中聚酰亚胺树脂的牌号选自YH-550-1、YH-550-2、YH-550-3和YH-550-4中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂溶液中的聚酰亚胺树脂与玄武岩纤维缎纹布的质量比为(0.5～1)∶1。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，聚酰亚胺树脂溶液的质量分数为20％～50％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述玄武岩纤维缎纹布的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献伟，阎敬灵，王震，孟祥胜，
申请(专利权)人：常州储能材料与器件研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32