[发明专利]一种玄武岩纤维复合筋的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种玄武岩纤维复合筋的制备方法，具体涉及利用玄武岩纤维增强材料制作的复合筋的制备方法，属于复合材料的制备领域。

背景技术

在现有的复合材料领域，作为复合筋增强体的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、聚乙烯纤维等，但由于价格因素的限制，大部分纤维都只用于军事领域，只有玻璃纤维还广泛应用于民用领域，但在实际应用过程中，玻璃纤维作为复合筋增强体还存在一定的缺陷，如：

（1）玻璃纤维的生产过程能耗较大，不利于节能环保；

（2）玻璃纤维的制备工艺对对人体有害，尤其是玻璃纤维毛会对人体皮肤产生刺激作用，吸入人体后不能被分解或吸收，很可能引起肺部疾病甚至产生癌变；

（3）环境污染大，玻璃纤维复合筋废弃后不能回收利用或自然降解，不利于环境的保护，等等。

当然，为克服上述复合筋增强体的使用缺陷，人们提出了采用连续玄武岩纤维作为复合筋增强体的使用，对于连续玄武岩纤维我们知道，它是以天然火山喷出岩为原料，在1450～1500℃的高温下熔融后，通过铂锗合金拉丝漏板拉丝制造而成的连续纤维，具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化、耐酸碱、抗辐射、电绝缘、绝热隔声、过滤性好、抗压强度高、减震和剪切强度高等诸多优良性能，同时，也是一种新型的环保纤维。

现有的专利文献CN101531806（一种聚苯二甲酸乙二醇脂/玄武岩纤维复合材料及其制备方法 2009.9.16）和CN103044877A（一种含改性玄武岩纤维和聚合物的复合材料及其制备方法 2013.04.17）均揭示了一种利用玄武岩纤维作为增强体用于制作复合材料的制备方法，但我们对上述制备方法获得复合材料产品以及市面上出现的由连续玄武岩纤维复合材料进行性能测试，测试结果表明，不同工艺条件对复合材料的力学性能有很大的影响，主要表现在玄武岩纤维材料体系的组成、纤维表面处理的选择以及复合材料的结构等方面，而现有的复合材料在力学性能上还有待加强，为此，本发明专门提出了一种玄武岩纤维复合筋的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维复合筋的制备方法，克服了现有玻璃纤维制作工艺中存在的诸多缺陷，具有制作步骤简单、快捷等优势，适宜广泛推广使用。

本发明通过下述技术方案实现：一种玄武岩纤维复合筋的制备方法，所述的玄武岩纤维复合筋是由玄武岩纤维经表面处理剂处理后，再由基体树脂浸渍并固化而成的纤维筋材，包括如下步骤：

（1）纤维表面处理：将表面处理剂配置成浓度为1～5%的水溶液，并使用涂刷工具将该水溶液涂覆上在玄武岩纤维的外表面，涂刷1～11次后，再将玄武岩纤维放入真空烘箱在75～95℃下抽真空加热20～40min除去水分，然后，调节真空烘箱温度为100～120℃，并反应80～100min后，完成玄武岩纤维的表面处理；

（2）浸渍基体树脂：在基体树脂中依次加入促进剂和固化剂，搅拌均匀后制得胶液，基体树脂：促进剂：固化剂的重量配比为400:（0.5～1.5）: （0.5～1.5），使用涂刷工具将该胶液涂覆上在经表面处理后的玄武岩纤维上，涂刷次数为1～11次；

（3）固化成型：将步骤（2）制得的玄武岩纤维按照0°或90°方向正交排列，放入固化成型装置中加压0.5～1.5MPa，升温至110～130℃，固化反应0.5～1.5h后，制得玄武岩纤维复合筋。

进一步的，按重量配比计，所述的玄武岩纤维包括以下组份：

SO₂：45～60%；

Al₂O₃：12～19%；

CaO：6～12%；

Fe₂O₃·FeO：9.1～15%，本发明涉及的玄武岩纤维复合筋是由特定组份含量的玄武岩纤维制作而成，该玄武岩纤维与金属、玻璃及其他碳化物原料不同，是由火山岩精选、重炼冶炼过的组份稳定的矿石原料，开采也十分方便，该玄武岩纤维的性能十分优越，其中，SO₂是玄武岩纤维的主要成分，维持了纤维的化学稳定性和机械强度；而Al₂O₃除能提高玄武岩纤维的化学稳定性外，同样的，还能提高其热稳定性和机械强度。

在本发明中，所述的玄武岩纤维是由粗纱或纺织加工用的复合加捻粗纱制作而成，其直径为7～13μm。