一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法技术

技术编号:24323546 阅读:25 留言:0更新日期:2020-05-29 17:25
本发明专利技术公开了一种有机‑无机混杂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相应质量百分数制成:有机前驱体成膜剂,2‑10%;交联剂,0.2‑1%;催化剂,0.04‑0.2%;共溶剂,0.2‑1%;填料,2.1‑11.2%;水,余量;其中,所述有机前驱体成膜剂为羟基硅油和含氢硅油。本发明专利技术浸润剂可以达到改善玄武岩纤维耐高温、集束性、耐磨性以及对纤维起到柔化作用,进而提高其力学性能,改善玄武岩纤维材料高温界面性能。

An organic-inorganic hybrid high temperature resistant basalt fiber infiltrating agent and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机混杂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,尤其涉及一种有机-无机混杂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有机-无机混杂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有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,由以下组分及相应质量百分数制成:有机前驱体成膜剂,2-10%;交联剂,0.2-1%;催化剂,0.04-0.2%;共溶剂,0.2-1%;填料,2.1-11.2%;水,余量;其中,所述有机前驱体成膜剂为羟基硅油和含氢硅油,在交联剂和催化剂的作用下羟基硅油和含氢硅油进行聚合反应,生产无机陶瓷相。其中,含氢硅油可以为甲基含氢硅油(含氢质量含量为1.55-1.58%),羟基硅油可以为甲基羟基硅油(羟基质量含量为4%-5%)。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:其中,所述交联剂为正硅酸乙酯。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:所述催化剂为酒石酸或二月桂酸二丁基锡。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:其中,所述羟基硅油的羟基与含氢硅油的氢原子的化学计量比为1∶1。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:其中,所述共溶剂为乙醇、异丙醇或正丁醇。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:其中,所述交联剂与催化剂的质量比为1∶0.02。进一步,本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,还可以具有这样的特征:其中,所述填料由以下各组分及其占总原料的质量百分数构成:气相二氧化硅:0.5-4%;云母粉:0.5-3%;磷酸锌粉:0.5-3%;偶联剂KH550:0.5-1%;钠基膨润土:0.1-0.2%。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有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂的制备方法,按配方,先将所述交联剂和催化剂溶于共溶剂中,配成A组分备用;再将有机前驱体成膜剂加入pH为6的乙酸和水混合溶液中,高速搅拌乳化,混合均匀后,边搅拌边加入填料,用砂磨机研磨2h并过滤,配成B组分;最后将A组分加入B组分,并搅拌均匀,即得所述浸润剂。本专利技术的有益效果在于:本专利技术提供一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法,该浸润剂是一种有机前驱体原位聚合、有机-无机混杂薄膜型的水基浸润剂,在玄武岩纤维表面有机前驱体原位聚合成有机-无机混杂薄膜。在300℃以上的工作温度本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:/n由以下组分及相应质量百分数制成:/n有机前驱体成膜剂,2-10%;/n交联剂,0.2-1%;/n催化剂,0.04-0.2%;/n共溶剂,0.2-1%;/n填料,2.1-11.2%;/n水,余量;/n其中,所述有机前驱体成膜剂为羟基硅油和含氢硅油。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:
由以下组分及相应质量百分数制成:
有机前驱体成膜剂,2-10%;
交联剂,0.2-1%;
催化剂,0.04-0.2%;
共溶剂,0.2-1%;
填料,2.1-11.2%;
水,余量;
其中,所述有机前驱体成膜剂为羟基硅油和含氢硅油。


2.根据权利要求1所述的有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:
其中,所述交联剂为正硅酸乙酯。


3.根据权利要求1所述的有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:
其中,所述催化剂为酒石酸或二月桂酸二丁基锡。


4.根据权利要求1所述的有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:
其中,所述羟基硅油的羟基与含氢硅油的氢原子的化学计量比为1∶1。


5.根据权利要求1所述的有机-无机混杂耐高温玄武岩纤维浸润剂,其特征在于:
其...

【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

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