一种玄武岩纤维上浆剂、其制备方法及玄武岩纤维复合材料技术

本发明专利技术提供了一种玄武岩纤维上浆剂、其制备方法及玄武岩纤维复合材料，属于材料整理技术领域。本发明专利技术提供的玄武岩纤维上浆剂包括：热塑性树脂0.1％～8％；乳化剂0.05％～4％；气相二氧化硅0.05％～2％；偶联剂0.05％～1％；有机溶剂0.15％～4％；水81.0％～99.6％；所述热塑性树脂为式(1)所示的酚酞聚芳醚砜树脂。本发明专利技术提供的玄武岩纤维上浆剂中，采用特定的式(1)所示酚酞聚芳醚砜树脂，配以气相二氧化硅、乳化剂、偶联剂、有机溶剂和水，使所得上浆剂具有优异的耐热性及良好的储存稳定性；同时，所述上浆剂能够提升玄武岩纤维复合材料的层间剪切强度，改善复合材料的层间结合性。

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维上浆剂、其制备方法及玄武岩纤维复合材料
本专利技术涉及材料整理
，特别涉及一种玄武岩纤维上浆剂、其制备方法及玄武岩纤维复合材料。
技术介绍
玄武岩纤维是我国重点发展的四大高技术纤维之一，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料。玄武岩纤维是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。目前，玄武岩纤维已实现工业化生产，全球市场的产值稳步增长，已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到应用。其中，纤维复合材料的应用颇为广泛，纤维复合材料通常是将纤维与基体树脂复合得到的材料，能够增强材料的机械性能，广泛用于制造船体、防腐防水门窗等等。纤维是脆性材料，在加工过程中容易因摩擦引起单丝断裂或毛丝，并且纤维表面呈惰性，与基体树脂结合较差，纤维上浆剂是解决这一问题的关键。同一上浆剂对不同种类的纤维上浆后，由于界面相互作用等因素的差异，对上浆后纤维或其复合材料的性能有不同影响，尤其是对某些性能如高温老化性、压缩性、抗冲击性能、复合材料的结合性等会造成较大区别，因此，一般商品化的上浆剂都是针对特定的纤维和特定的基体树脂。目前，用于玄武岩纤维的上浆剂主要以环氧树脂类为主，如公开号为CN109761510A的专利申请公开了一种玄武岩纤维浸润剂，其以环氧油为成膜剂，配以润滑剂、抗静电剂等制成浸润剂，该浸润剂能够改善玄武岩纤维集束性、耐磨性，从而提升玄武岩纤维的拉伸性能。然而，上述浸润剂的耐温性及储存性欠佳，且对玄武岩纤维与树脂复合材料的结合性较差，影响复合材料性能。
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上浆剂、其制备方法及玄武岩纤维复合材料。本专利技术提供的玄武岩纤维上浆剂能够提高耐温性和储存性，还能够提升玄武岩纤维复合材料的层间结合性。本专利技术提供了一种玄武岩纤维上浆剂，以质量比计，包括以下组分：热塑性树脂0.1％～8％；乳化剂0.05％～4％；气相二氧化硅0.05％～2％；偶联剂0.05％～1％；有机溶剂0.15％～4％；水81.0％～99.6％；所述热塑性树脂为式(1)所示的酚酞聚芳醚砜树脂：其中，-Ar-为式(a)～(c)所示结构中的一种：优选的，所述热塑性树脂的数均分子量为3.0×104～10.0×104。优选的，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、黄原胶、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选的，所述硅烷偶联剂选自KH-570、KH-580和A172中的一种或几种。优选的，所述有机溶剂包括氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或几种。本专利技术还提供了一种上述技术方案中所述的玄武岩纤维上浆剂的制备方法，包括以下步骤：a)将热塑性树脂、偶联剂溶于有机溶剂中，得到主浆料；b)将乳化剂、气相二氧化硅与水混合，得到中间料；c)将所述主浆料与中间料混合，得到玄武岩纤维上浆剂；所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。优选的，所述步骤c)中，所述混合的方式为：将所述中间料滴加入主浆料中；所述滴加的速度为0.04～0.6ml/s。本专利技术还提供了一种玄武岩纤维复合材料，包括：上浆后的玄武岩纤维和基体树脂；所述上浆后的玄武岩纤维采用的上浆剂为上述技术方案中所述的玄武岩纤维上浆剂或按照上述技术方案中所述的制备方法制得的玄武岩纤维上浆剂。优选的，所述基体树脂选自聚芳醚腈酮树脂、聚芳醚酮树脂或聚芳醚砜树脂。本专利技术提供了一种玄武岩纤维上浆剂，以质量比计，包括以下组分：热塑性树脂0.1％～8％；乳化剂0.05％～4％；气相二氧化硅0.05％～2％；偶联剂0.05％～1％；有机溶剂0.15％～4％；水81.0％～99.6％；所述热塑性树脂为上述式(1)所示的酚酞聚芳醚砜树脂。本专利技术提供的玄武岩纤维上浆剂中，采用特定的式(1)所示酚酞聚芳醚砜树脂，配以气相二氧化硅、乳化剂、偶联剂、有机溶剂和水，所得上浆剂具有优异的耐热性，可有效解决纤维复合材料高温开裂的问题；所述上浆剂还具有良好的储存稳定性，常温下储存期限长，易于储存和运输；同时，所述上浆剂能够提升玄武岩纤维复合材料的层间剪切强度，改善复合材料的层间结合性。试验结果表明，本专利技术提供的上浆剂的耐热性可达490℃以上，具有优异的耐温性；在常温下可存储4个月以上，具有良好的储存稳定性；同时，其能够将玄武岩纤维复合材料的层间剪切强度提升至100MPa以上。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1所用酚酞聚芳醚砜树脂的红外谱图。图2为本专利技术实施例1及对比例1所得上浆剂的热失重曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种玄武岩纤维上浆剂，以质量比计，包括以下组分：热塑性树脂0.1％～8％；乳化剂0.05％～4％；气相二氧化硅0.05％～2％；偶联剂0.05％～1％；有机溶剂0.15％～4％；水81.0％～99.6％；所述热塑性树脂为式(1)所示的酚酞聚芳醚砜树脂：其中，-Ar-为式(a)～(c)所示结构中的一种：本专利技术提供的玄武岩纤维上浆剂中，采用特定的式(1)所示酚酞聚芳醚砜树脂，配以气相二氧化硅、乳化剂、偶联剂、有机溶剂和水，所得上浆剂具有优异的耐热性，可有效解决纤维复合材料高温开裂的问题；所述上浆剂还具有良好的储存稳定性，常温下储存期限长，易于储存和运输；同时，所述上浆剂能够提升玄武岩纤维复合材料的层间剪切强度，改善复合材料的层间结合性。本专利技术中，所述热塑性树脂为酚酞聚芳醚砜树脂，且为特定的式(1)所示结构：其中，-Ar-为式(a)～(c)所示结构中的一种：采用上述特定的含氮杂环的酚酞聚芳醚砜树脂作为主要成分来形成热塑性乳液上浆剂，能够使上浆后的玄武岩纤维具有更高的耐温性；其结构中的氮原子可与水键合，使树脂在乳化阶段更易形成粒径小、尺寸均一的球形粒子，且氮原子存在孤对电子，易于氢键相互作用，使乳液上浆剂更加稳定，储存时间更长；同时，由于式(1)所示树脂的特定氮杂环结构及砜基极性基团结构，与玄武岩纤维及基体树脂有更好的结合力，能够提高复合材料的层间剪切强度。所述式(1)所示的酚酞聚芳醚砜热塑性树脂中，m、n为聚合度，且均不为0。本专利技术中，所述热塑性树脂的数均分子量优选为3.0×1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维上浆剂，其特征在于，以质量比计，包括以下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维上浆剂，其特征在于，以质量比计，包括以下组分：



所述热塑性树脂为式(1)所示的酚酞聚芳醚砜树脂：



其中，-Ar-为式(a)～(c)所示结构中的一种：





2.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于，所述热塑性树脂的数均分子量为3.0×104～10.0×104。


3.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、黄原胶、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。


5.根据权利要求4所述的上浆剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH-570、KH-580和A172中的一种或几种。


6.根据权利要求1所述的上浆剂，其特征在于，所述有机溶剂包括氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，张兴迪，王红华，王志鹏，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21