一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，浸润剂由以下组分及其质量百分数制备而成：硅丙乳液：15‑25％；氧化镁：20‑30％；六水氯化镁：6‑10％；七水硫酸镁：3‑5％；聚乙烯吡咯烷酮：1‑2％；偶联剂：0.5‑1％；水：余量。本发明专利技术的浸润剂涂覆在玄武岩纤维上，获得的硅镁基复合薄膜附着均匀，膜层强度高韧性好。经该浸润剂处理后的玄武岩纤维耐高温性能、集束性、耐磨性和柔化作用得到改善，适合于在300℃以上长期使用。

A kind of silica magnesium based high temperature resistant basalt fiber wetting agent and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法
本专利技术属于浸润剂
，涉及一种玄武岩纤维浸润剂，尤其涉及一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法。
技术介绍
玄武岩纤维是一种新型的无机纤维，具有高强度、耐高温、耐腐蚀等一系列的优点，但是无机材料的特性也使其与传统的有机纤维相比具有脆性大，生产和使用过程中易于损伤的不足。玄武岩纤维特有的物理结构和化学组成，使其在耐高温(持续耐温约300～500℃)、稳定性、耐腐蚀性、耐水解性和绝缘性等许多技术指标方面优于玻璃纤维和化学纤维，成为理想的耐高温无机纤维。众所周知，浸润剂应与纤维品种和用途匹配，它决定纤维的作业性能和在复合材料中的表现。浸润剂的成膜剂是浸润剂配方中最重要的组分。浸润剂的重要性等同于IT行业的“芯片制造技术”。一般纤维制造商的每种产品都有自己独特的配方，尤其是对脆性纤维而言浸润剂更是影响纤维制备和应用的关键。虽然我国已经掌握了玄武岩纤维的制造技术，但是对于玄武岩纤维专用浸润剂的研发尚属空白，各厂家多借用玻纤浸润剂应用于玄武岩纤维。目前常用的玄武岩纤维浸润剂的成膜剂类型有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等。现有的玄武岩纤维浸润剂在实际应用时还存在一定局限性，一种成膜剂单独使用成膜性能较差，后续加工易产生飞丝和毛羽现象。中国专利技术专利(CN201510370194.9)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有46-62％的环氧聚合乳液、8-12％的偶联剂和1-2％的抗静电剂，可以改善玄武岩纤维的力学性能和束集性。中国专利技术专利(CN201510981456.5)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有2-10％的水溶性环氧树脂、1-8％的聚乙烯醇、0.5-1％的偶联剂、0.2％-0.8％的抗静电剂和0.08-0.25％的pH调节剂，具有良好的粘接性和成膜性。中国专利技术专利(CN201510980061.3)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有3-8％的水溶性环氧树脂、2-6％的聚醋酸乙烯酯乳液、0.5-1％的偶联剂、0.2％-0.8％的抗静电剂、0.6-1.2％的增塑剂和0.08-0.20％的pH调节剂，对玄武岩纤维具有良好的粘接性和成膜性。中国专利技术专利(CN20160547303.4)公开了一种细旦氧化硼纤维用浸润剂及其制备方法，该浸润剂由正十二烷、正硅酸乙酯与聚醚改性有机硅类抗静电剂制成。本浸润剂涂覆于前驱体氧化硼纤维表面，一方面可以在氧化硼纤维表面形成一层致密的防护膜，可以对纤维进行防护，可以提高氧化硼纤维强度；另一方面可以使细旦氧化硼纤维抗静电性提升，使纤维毛丝断丝减少，提高氧化硼纤维强度。中国专利技术专利(CN201710637728.9)公开了一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法,该浸润剂按照重量百分比由以下成分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂、0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。该专利技术的浸润剂赋予氧化铝连续纤维优良的柔韧性、集束性、润滑性，保护氧化铝连续纤维力学性能不损失。中国专利技术专利(CN201810974812.4)公开了一种玻璃纤维浸润剂，包括偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、交联剂、pH值调节剂和水。各组分的含量以质量百分比表示如下：偶联剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％、聚醋酸乙烯酯乳液2.0～12.0％、环氧乳液1.0～6.0％、交联剂0.05～0.5％、pH值调节剂0.05～0.5％、水80.0～96.7％。使用该浸润剂生产的玻纤纱不仅可以改善纱线的颜色和断裂强度，还能有效提高玻纤流动性并提高其与基体树脂的相容性。中国专利技术专利(CN201811097845.1)公开了一种耐腐蚀型玻璃纤维浸润剂的制备方法，即将20-30份乙烯基树脂、8-10份复配乳化剂、3-5份亚油酸、60-80份水搅拌得到1号混合浆液；将5-8份改性纳米金属粉、8-10份低熔点合金、10-20份正硅酸乙酯、20-30份醇、20-30份酸和5-8份改性海泡石加热搅拌得到2号混合浆液；最后将2号和1号浆液按照1：5-1：10搅拌混合，制备得到耐腐蚀型玻璃纤维浸润剂。上述浸润剂的成膜剂均属于树脂类材料，在玄武岩纤维表面所形成有机膜层的耐温性能不佳。当玄武岩纤维在高温(≥300℃)使用时，浸润剂形成的有机膜层会发生热分解，失去浸润剂的作用，严重妨碍玄武岩纤维高温性能优势的发挥。
技术实现思路
本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，由以下组分及其质量百分数制备而成：硅丙乳液：15-25％；氧化镁：20-30％；六水氯化镁：6-10％；七水硫酸镁：3-5％；聚乙烯吡咯烷酮：1-2％；偶联剂：0.5-1％；水：余量。进一步，本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，还可以具有这样的特征：其中，氧化镁为轻烧氧化镁。进一步，本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，还可以具有这样的特征：其中，硅丙乳液的固含量为40-50％。进一步，本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，还可以具有这样的特征：其中，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。本专利技术浸润剂应用于300℃以上工作温度的玄武岩纤维。本专利技术还提供上述硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂的制备方法，按配方，将水置于反应容器中，加热至80℃，加入六水氯化镁，搅拌获得氯化镁溶液；向所得氯化镁溶液中缓慢加入七水硫酸镁并搅拌，直至全部溶解；向反应容器中加入氧化镁并搅拌，得到具有一定粘度的胶状液体；将硅丙乳液缓慢滴加到反应容器中，滴加完毕后加入聚乙烯吡咯烷酮和偶联剂并进行搅拌，然后降至室温，即得浸润剂。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，浸润剂由硅丙乳液、氧化镁、六水氯化镁、七水硫酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、偶联剂和水制备而成。在制备过程中，氧化镁在六水氯化镁、七水硫酸镁和水的作用下，水化生成Mg(OH)2等镁系凝胶颗粒产物。然后在偶联剂和聚乙烯吡咯烷酮的偶联分散作用下，镁系凝胶颗粒均匀地分散在硅丙乳液中形成水基浸润剂溶液。在涂覆过程中，Mg(OH)2等镁系凝胶颗粒和硅丙乳液在玄武岩纤维表面形成均匀致密的无机-有机混杂薄膜，对玄武岩纤维起到浸润、保护作用。当采用该浸润剂处理过的玄武岩纤维长时间在300℃以上甚至更高温度使用时，无机-有机混杂薄膜中的硅丙乳液固化产物中的有机硅组分会分解成硅氧化物，同时Mg(OH)2等凝胶物质也会发生分解产生镁氧化物。这些新分解生成的硅氧化物和镁氧化物具有比较高的化学活性。在高温下，高化学活性的硅氧化物和镁氧化物以及玄武岩纤维本身所含的氧化硅、氧化铝、氧化铁等组分将会发生复杂的化学交互作用，进一步在玄武岩纤维表面形成均匀连续、高稳定性的硅氧和镁氧化物薄层。其中，氧化镁优选轻烧氧化镁，具有更高的活性。聚乙烯吡咯烷酮和偶联剂，在制备过程中，可以使生成的Mg(OH)2等镁系凝胶颗粒更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：/n由以下组分及其质量百分数制成：/n硅丙乳液：15-25％；/n氧化镁：20-30％；/n六水氯化镁：6-10％；/n七水硫酸镁：3-5％；/n聚乙烯吡咯烷酮：1-2％；/n偶联剂：0.5-1％；/n水：余量。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：
由以下组分及其质量百分数制成：
硅丙乳液：15-25％；
氧化镁：20-30％；
六水氯化镁：6-10％；
七水硫酸镁：3-5％；
聚乙烯吡咯烷酮：1-2％；
偶联剂：0.5-1％；
水：余量。


2.根据权利要求1所述的硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：
其中，所述氧化镁为轻烧氧化镁。


3.根据权利要求1所述的硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂，其特征在于：
其中，所述硅丙乳液的固含量为40-50％...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，
申请(专利权)人：南京航科高新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32