一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法，所述复合材料各组分原料包括：以重量计，玻璃纤维10‑15份、纺丝纤维10‑15份、添加料5‑8份、正硅酸乙酯20‑25份、乙醇20‑30份；所述玻璃纤维各组分原料包括：以重量计，二氧化硅60‑65份、三氧化二铝20‑25份、氧化钙10‑15份、氧化镁8‑12份、氧化锌2‑5份、二氧化铈1‑1.5份。本发明专利技术工艺设计合理，组分配比简单，利用二氧化硅、氧化石墨烯等组分，制备得到具有优异隔热性能的玻璃纤维复合材料，该复合材料具有优异的力学性能，同时其中含有纺丝纤维、添加料等组分，能够在高温环境下对复合材料进行蓄热调温，极大程度的提高了复合材料的热稳定性，可应用于多个领域，具有较高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法
本专利技术涉及隔热材料
，具体是一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法。
技术介绍
隔热材料(thermalinsulationmaterial)，能又称热绝缘材料，广泛用于石油开采、石油炼化、热电厂管线保温，炉体隔热保温，预制保温管等工业领域，建筑内墙、屋顶保温隔热、房屋地板隔热等建筑领域，压铸熔炉领域，救生舱隔热保温，汽车发动机及排气管隔热等领域，应用广泛。目前绝热材料市场主要以纤维类、有机泡沫类、珍珠岩等绝热材料为主，但其机械性能和热稳定性较差，实际使用时无法满足我们的需求，给我们带来不便。针对该问题，我们设计了一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法，这是我们亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度玻璃纤维复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强度玻璃纤维复合材料，所述复合材料各组分原料包括：以重量计，玻璃纤维10-15份、纺丝纤维10-15份、添加料5-8份、正硅酸乙酯20-25份、乙醇20-30份。较优化的方案，所述玻璃纤维各组分原料包括：以重量计，二氧化硅60-65份、三氧化二铝20-25份、氧化钙10-15份、氧化镁8-12份、氧化锌2-5份、二氧化铈1-1.5份。较优化的方案，所述纺丝纤维各组分原料包括：以重量计，棕榈酸10-15份、硬脂酸8-12份、碳纳米管5-8份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-20份，二氯甲烷16-25份、三氟乙酸16-19份。较优化的方案，所述添加料各组分原料包括：以重量计，氧化石墨烯5-8份、还原剂3-6份、硬脂酸20-25份、膨胀石墨5-9份、石蜡18-24份。较优化的方案，所述还原剂为亚硫酸氢钠。较优化的方案，一种高强度玻璃纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)准备物料；2)玻璃纤维的制备：3)纺丝纤维的制备：4)添加料的制备：5)二氧化硅溶胶的制备；6)取二氧化硅溶胶，加入纺丝纤维和玻璃纤维和添加料，制备得到复合材料。较优化的方案，包括以下步骤：1)准备物料；2)玻璃纤维的制备：取二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锌和二氧化铈，搅拌混合，加热升温至1550-1560℃，保温反应，再将玻璃液置于模具中加工成型，成型后退火，保温，随炉冷却，冷却后置于拉丝机中拉丝，得到玻璃纤维；3)纺丝纤维的制备：a)取棕榈酸和硬脂酸，搅拌混合，再在90-100℃烘箱中保温2-2.5h，保温后置于超声水浴中，超声振动，室温下冷却，得到物料A；b)取碳纳米管，置于预处理液中，搅拌，超声振荡，真空抽滤，洗涤至中性，再置于真空干燥箱干燥，得到预处理碳纳米管；c)取聚对苯二甲酸乙二醇酯，二氯甲烷、三氟乙酸混合溶液溶解，搅拌，再加入物料A，搅拌，再加入预处理碳纳米管，超声，继续搅拌，得到纺丝液；取纺丝液，置于注射器中，纺丝，得到纺丝纤维；4)添加料的制备：a)取氧化石墨烯溶液，超声分散，再加入还原剂和硬脂酸，混合搅拌，再置于90-95℃烘箱中反应3-3.5h，水洗，冷冻干燥，得到改性石墨烯；b)取膨胀石墨，酸化，再升温至800-810℃，加热膨胀25-30s，得到物料B；取石蜡，加热搅拌至石蜡熔化，再加入物料B，搅拌，再加入改性石墨烯，继续搅拌，得到添加料；5)取正硅酸乙酯、乙醇和去离子水，加热至45-50℃，搅拌，加入盐酸，调节pH至3-4，继续搅拌，缓慢滴加氨水，调节pH至7-8，继续搅拌，得到二氧化硅溶胶；6)取二氧化硅溶胶，加入纺丝纤维和玻璃纤维，搅拌，再加入添加料，继续搅拌，老化，乙醇清洗，再在乙醇中老化，正己烷清洗，继续在正己烷中老化，干燥，得到复合材料。较优化的方案，包括以下步骤：1)准备物料；2)玻璃纤维的制备：取二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锌和二氧化铈，搅拌混合30-40min，加热升温至1550-1560℃，保温反应10-12h，再将玻璃液置于模具中加工成型，成型后退火，退火温度为600-610℃，保温1-1.5h，随炉冷却，冷却后置于拉丝机中拉丝，得到玻璃纤维；本申请步骤2)中进行玻璃纤维的制备，其中包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锌和二氧化铈等组分，二氧化硅是玻璃纤维的主要网络形成体，可作为玻璃纤维的骨架结构；三氧化二铝的添加能够提高玻璃纤维的化学稳定性，以铝氧四面体配位结构参加玻璃纤维的网络结构，以改善玻璃纤维的熔融性和失透性；氧化钙、氧化镁可提供网络结构的外体离子，使得玻璃网络结构更加致密，从而提高玻璃纤维的化学稳定性和力学性能；二氧化铈作为一种丰富的稀土资源，添加成本低，其不仅能够降低玻璃的高温粘度，而且在高温下发生变价反应，生成氧气，可在玻璃纤维制备过程中起到澄清作用，促进玻璃网络骨架的连接，增加玻璃网络结构中的桥氧，使得玻璃纤维的结构更加紧密，力学性能和化学稳定性均得到提高。3)纺丝纤维的制备：a)取棕榈酸和硬脂酸，搅拌混合20-30min，再在90-100℃烘箱中保温2-2.5h，保温后置于超声水浴中，温度为80-82℃，超声振动2-3min，室温下冷却，得到物料A；b)取碳纳米管，置于预处理液中，搅拌20-30min，超声振荡5-5.5h，真空抽滤，洗涤至中性，再置于90-100℃真空干燥箱干燥，得到预处理碳纳米管；c)取聚对苯二甲酸乙二醇酯，二氯甲烷、三氟乙酸混合溶液溶解，搅拌15-20min，再加入物料A，搅拌20-30min，再加入预处理碳纳米管，超声3-5min，继续搅拌25-30min，得到纺丝液；取纺丝液，置于注射器中，纺丝，得到纺丝纤维；本申请步骤3)进行纺丝纤维的制备，包括棕榈酸、硬脂酸、碳纳米管等组分，酸化后的纳米管表面分布着大量的羧基和羟基，能够与聚对苯二甲酸乙二醇酯的羰基、二元脂肪酸中的羧基反应结合，得到的纺丝纤维表面分布着丰富的沟槽，在制备时采用熔融混合和超声振荡相结合的方法制备得到固液相变材料，并利用静电纺丝方法进行纺丝，制备得到纺丝纤维，该纺丝具有较优异的蓄热调温性能，能够对复合材料中传导的热量进行蓄热调温，极大程度的提高了复合材料的热稳定性。4)添加料的制备：a)取氧化石墨烯溶液，超声分散10-15min，再加入还原剂和硬脂酸，混合搅拌10-15min，再置于90-95℃烘箱中反应3-3.5h，水洗，冷冻干燥，得到改性石墨烯；b)取膨胀石墨，酸化，再升温至800-810℃，加热膨胀25-30s，得到物料B；取石蜡，加热升温至80-90℃，搅拌至石蜡熔化，再加入物料B，搅拌1-1.2h，再加入改性石墨烯，继续搅拌10-20min，得到添加料；本申请步骤4)中制备添加料，包括氧化石墨烯、膨胀石墨和石蜡等组分，其中氧化石墨烯可制备得到石墨烯气凝胶，石墨烯气凝胶是一种多孔网状结构的碳材料，能够吸附并包覆相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述复合材料各组分原料包括：以重量计，玻璃纤维10-15份、纺丝纤维10-15份、添加料5-8份、正硅酸乙酯20-25份、乙醇20-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述复合材料各组分原料包括：以重量计，玻璃纤维10-15份、纺丝纤维10-15份、添加料5-8份、正硅酸乙酯20-25份、乙醇20-30份。


2.根据权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维各组分原料包括：以重量计，二氧化硅60-65份、三氧化二铝20-25份、氧化钙10-15份、氧化镁8-12份、氧化锌2-5份、二氧化铈1-1.5份。


3.根据权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述纺丝纤维各组分原料包括：以重量计，棕榈酸10-15份、硬脂酸8-12份、碳纳米管5-8份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-20份，二氯甲烷16-25份、三氟乙酸16-19份。


4.根据权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述添加料各组分原料包括：以重量计，氧化石墨烯5-8份、还原剂3-6份、硬脂酸20-25份、膨胀石墨5-9份、石蜡18-24份。


5.根据权利要求4所述的一种高强度玻璃纤维复合材料，其特征在于：所述还原剂为亚硫酸氢钠。


6.一种高强度玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料；
2)玻璃纤维的制备：
3)纺丝纤维的制备：
4)添加料的制备：
5)二氧化硅溶胶的制备；
6)取二氧化硅溶胶，加入纺丝纤维和玻璃纤维和添加料，制备得到复合材料。


7.根据权利要求6所述的一种高强度玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料；
2)玻璃纤维的制备：取二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锌和二氧化铈，搅拌混合，加热升温至1550-1560℃，保温反应，再将玻璃液置于模具中加工成型，成型后退火，保温，随炉冷却，冷却后置于拉丝机中拉丝，得到玻璃纤维；
3)纺丝纤维的制备：
a)取棕榈酸和硬脂酸，搅拌混合，再在90-100℃烘箱中保温2-2.5h，保温后置于超声水浴中，超声振动，室温下冷却，得到物料A；
b)取碳纳米管，置于预处理液中，搅拌，超声振荡，真空抽滤，洗涤至中性，再置于真空干燥箱干燥，得到预处理碳纳米管；
c)取聚对苯二甲酸乙二醇酯，二氯甲烷、三氟乙酸混合溶液溶解，搅拌，再加入物料A，搅拌，再加入预处理碳纳米管，超声，继续搅拌，得到纺丝液；取纺丝液，置于注射器中，纺丝，得到纺丝纤维；
4)添加料的制备：
a)取氧化石墨烯溶液，超声分散，再加入还原剂和硬脂酸，混合搅拌，再置于90-95℃烘箱中反应3-3.5h，水洗，冷冻干燥，得到改性石墨烯；
b)取膨胀石墨，酸化，再升温至800-810℃，加热膨胀25-30s，得到物料B；取石蜡，加热搅拌至石蜡熔化，再加入物料B，搅拌，再加入改性石墨烯，继续搅拌，得到添加料；
5)取正硅酸乙酯、乙醇和去离子水，加热至45-50℃，搅拌，加入盐酸，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞晖，
申请(专利权)人：虞晖，
类型：发明
国别省市：江苏;32