[发明专利]异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法。

背景技术：

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增加，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，增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、德国等工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一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。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法，可有效提高树脂矿物复合材料的物理机械性能。

本发明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。

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。

由钼丝制成的异形纤维直径为0.05～0.2mm，由铜丝制成的异形纤维直径为0.07～0.5mm。

所述的花岗岩骨料粒径为0.1mm～15mm。

所述的液态合成树脂为环氧树脂或不饱和聚酯树脂。

所述的固化剂为乙二胺；所述的稀释剂为丙酮；所述的增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。

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：0.1mm～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，所选用的钼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。