异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法，它由下列重量份比的原材料混合后常温固化而成：异形纤维0.1～1份、花岗岩骨料77～90份、液态合成树脂5～12份、稀释剂0.4～1份、增韧剂0.5～1份和固化剂1～3份；其中所述的异形纤维由快走丝电火花线切割使用的钼丝或慢走丝电火花线切割使用的铜合金丝经机械加工而成，异形纤维的形状为C形，L形，M形，N形，O形，S形，U形，V形，W形或Z形状。本发明专利技术采用异形纤维增强树脂矿物复合材料，可有效提高机械啮合力和桥接力，减少复合材料内部裂纹的产生与扩展，电火花脉冲放电产生的随机分布凹痕可以提高纤维与树脂之间的结合强度，提高纤维增强效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种。
技术介绍
随着高速度、高精密以及高效率加工技术的不断发展，加工时间与辅助时间不断缩短，金属切除率与切削用量不断増加，要求机床整机系统具有更好的动、静态性能与热稳定性、高阻尼等性能。作为精密机床的核心基础件，机床床身、立柱、夹具等在加工过程中产生的振动问题直接影响机床的整机性能与加工精度，解决振动问题的主要途径是优化机床结构和采用性能优良的新型材料。目前大部分机械基础件材料以铸铁和钢材焊接结构为主，很难满足机床动、静态性能和热稳定性等要求，同时，铸铁和钢铁材料在冶炼过程要消 耗大量的能源，増加碳排放和环境污染。因此，开发性能优良的新型材料成为提高机械设备性能的重要途径之一。近年来，瑞士、德国等エ业发达国家正在逐渐采用树脂矿物复合材料代替传统的铸铁制造高速、精密加工机床等设备的床身、立柱、夹具等基础件，能够明显降低设备的振动，提高设备精度。树脂矿物复合材料是ー种以天然花岗石颗粒为骨料，以有机树脂作粘合剂的复合材料，具有优良的阻尼减振性能、低热膨胀系数、高耐腐蚀性能，以及较好的力学性能，其生产过程中不需要烧结，无污染，低能耗，但其抗压强度和抗拉强度等力学性能明显低于灰铸铁材料的缺点限制了其大量推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种，可有效提高树脂矿物复合材料的物理机械性能。本专利技术是通过以下方式实现的异形纤维增强树脂矿物复合材料，它由下列重量份比的原材料混合后常温固化而成异形纤维O. I I份、花岗岩骨料77 90份、液态合成树脂5 12份、稀释剂O. 4 I份、增韧剂O. 5 I份和固化剂I 3份；其中所述的异形纤维由快走丝电火花线切割使用的钥丝或慢走丝电火花线切割使用的铜合金丝经机械加工而成，异形纤维的形状为C形，L形，M形，N形，O形，S形，U形，V形，W形或Z形状。所述的异形纤维表面上有电火花脉冲放电产生的随机凹痕与凸起。由钥丝制成的异形纤维直径为O. 05 O. 2mm,由铜丝制成的异形纤维直径为O. 07 O. 5mm。所述的花岗岩骨料粒径为O. Imm 15mm。所述的液态合成树脂为环氧树脂或不饱和聚酯树脂。所述的固化剂为こニ胺；所述的稀释剂为丙酮；所述的增韧剂为邻苯ニ甲酸ニ丁酷。上述异形纤维增强树脂矿物复合材料的制备方法，包括步骤如下a)将花岗岩骨料清洗并干燥，按照不同的级配方案混合均匀；b)称取异形纤维；c)称取液态合成树脂、稀释剂、增韧剂和固化剂并加入搅拌桶混合成均匀的树脂体系，然后将异形纤维加入混合均匀的树脂体系，并搅拌使其分布均匀；d)将混合均匀的骨料加入搅拌桶直至各组分分布均匀，浇铸到模具中并固定到振动台上进行振动密实；e)养护成型。上述步骤中花岗岩骨料按粒径范围分为3个级别，各级别的质量百分比为O. Imm 2. 5mm : 28 % 40 %，2. 5mm 7. 5mm : 25 % 35 %，7. 5mm 15mm : 25 % 40%。所述的异形纤维可多种形状混合使用。 所述的养护为室温条件下养护3-15天。异形纤维采用快走丝电火花线切割使用的钥丝或慢走丝电火花线切割使用的铜合金丝经机械加工而成，所选用的钥丝或铜丝包括全新的和经过电火花线切割加工使用后报废的两种，其中经过电火花线切割加工后报废的金属丝表面上随机分布着脉冲放电产生的凹痕与凸起，不仅可以减少前期的纤维预处理工序，还可以提高异形纤维与树脂之间的结合强度，提高纤维增强效果。本专利技术采用异形纤维增强树脂矿物复合材料，与常规使用的普通直纤维相比，不同形状的异形纤维可有效提高机械啮合力和桥接力，减少复合材料内部裂纹的产生与扩展，提高纤维增强效果；异形纤维为短纤维，随机取向分布在复合材料中，其随机性能够保证异形纤维提供各个方向上较为平衡的应カ分布。同时，采用快走丝线电火花线切割报废的钥丝与慢走丝电火花线切割报废的铜合金丝制备异形纤维不仅属于エ业废料的二次开发利用，而且其表面因电火花脉冲放电产生的随机分布凹痕可以提高纤维与树脂之间的结合強度，在提高材料物理机械性能的同时有效降低复合材料成本。根据实验测试结果，无纤维增强的树脂矿物复合材料抗压强度为110 140MPa，直纤维增强的树脂矿物复合材料抗压强度为125 155Mpa，加入异形纤维增强后，其抗压强度达到135 170MPa。异形纤维增强树脂矿物复合材料具有优良的物理机械性能，比无纤维增强的树脂矿物复合材料抗压强度提高15% 25%，可作为优良的机械基础件材料。具体实施例方式下面结合实施例进ー步说明。实施例I骨料天然花岗岩颗粒5000g，其中O. Imm 2. 5mm :1800g,占 36wt%2. 5mm 7. 5mm :1600g,占 32wt%7. 5mm 15mm :1600g,占 32wt%,胶粘剂基体500g，包括环氧树脂370g，固化剂こニ胺93g，稀释剂丙酮37g。异形纤维采用快走丝电火花线切割加工报废的直径为O. 15mm的旧钥丝，经过机械加工成为W形纤维，55g。a)将花岗岩骨料清洗并干燥，按照不同的级配方案混合均匀；b)称取异形纤维；c)称取液态合成树脂、稀释剂、增韧剂和固化剂并加入搅拌桶混合成均匀的树脂体系，然后将异形纤维加入混合均匀的树脂体系，并搅拌使其分布均匀；d)将混合均匀的骨料加入搅拌桶直至各组分分布均匀，浇铸到模具中并固定到振动台上进行振动密实；e)养护成型。通过以上配方获得的异形纤维增强树脂矿物复合材料其抗压强度为16118MPa。实施例2骨料天然花岗岩颗粒5000g，其中O. Imm 2. 5mm :1800g,占 36wt%2. 5mm 7. 5mm :1600g,占 32wt%7. 5mm 15mm :1600g,占 32wt%, 胶粘剂基体500g，包括环氧树脂370g，固化剂こニ胺93g，稀释剂丙酮37g。异形纤维采用慢走丝电火花线切割加工报废的直径为O. 25mm的铜合金丝，经过机械加工成为N形纤维,55g。a)将花岗岩骨料清洗并干燥，按照不同的级配方案混合均匀；b)称取异形纤维；c)称取液态合成树脂、稀释剂、增韧剂和固化剂并加入搅拌桶混合成均匀的树脂体系，然后将异形纤维加入混合均匀的树脂体系，并搅拌使其分布均匀；d)将混合均匀的骨料加入搅拌桶直至各组分分布均匀，浇铸到模具中并固定到振动台上进行振动密实；e)养护成型。通过以上配方获得的异形纤维增强树脂矿物复合材料其抗压强度为152.93MPa。权利要求1.异形纤维增强树脂矿物复合材料，其特征是，它由下列重量份比的原材料混合后常温固化而成异形纤维O. I I份、花岗岩骨料77 90份、液态合成树脂5 12份、稀释剂O. 4 I份、增韧剂O. 5 I份和固化剂I 3份；其中所述的异形纤维由快走丝电火花线切割使用的钥丝或慢走丝电火花线切割使用的铜合金丝经机械加工而成，异形纤维的形状为C形，L形，M形，N形，O形，S形，U形，V形，W形或Z形状。2.根据权利要求I所述的异形纤维增强树脂矿物复合材料，其特征是，所述的异形纤维表面上有电火花脉冲放电产生的随机凹痕与凸起。3.根据权利要求I所述的异形纤维增强树脂矿物复合材料，其特征是，由钥丝制成的异形纤维直径为O. 05 O.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，王涛，任秀华，郝世美，王泽宁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：