[发明专利]一种玄武岩纤维预浸料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玄武岩纤维预浸料，并且涉及一种玄武岩纤维预浸料的制备方法。

背景技术

连续玄武岩纤维(CBF)是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为21世纪的新材料。随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高强高模纤维，在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维，在某些场合甚至比上述两种纤维性能还好。

现有技术中，碳纤维预浸料、芳纶纤维预浸料都有较多应用，但是玄武岩纤维预浸料研究就少，为了使玄武岩纤维得到更加广泛的应用，制备玄武岩纤维预浸料势在必行。

发明内容

为了是玄武岩纤维得到更加广泛的应用，本发明的目的是提供一种浸渍环氧树脂玄武岩纤维预浸料，同时本发明还提供该玄武岩纤维预浸料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种玄武岩纤维预浸料，包括：玄武岩纤维层和环氧树脂，其中环氧树脂浸渍在玄武岩纤维层中；以及直接帖附于玄武岩纤维层外表面上的离型纸。

进一步地，所述玄武岩纤维层中的纤维是同一方向并行排列组设而成的，玄武岩纤维之间利用环氧树脂相互浸渍。

进一步地，所述环氧树脂为中温热熔环氧树脂体系，其组成及配比如下：ATN系列环氧树脂：5-7％；E-51：21-23％；E-44：10-12％；E-20：30-34％；微粉化双氰胺：8-9％；脲类促进剂：2-2.5％；水合氧化铝：17-18％；白炭黑增稠剂：1-1.5％。

一种利用热熔二步法制备所述玄武岩纤维预浸料的方法，包括制膜和预浸。

进一步地，所述制膜包括以下步骤：

1)将环氧树脂基体置于混合器中充分混合；

2)待将步骤1)得到的混合物加热到80℃后，输送到涂胶辊，调节涂胶辊的间距和离型纸的运行线速度，制得不同厚度的胶膜；

3)用红外线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的温度，减少其固化程度；

4)收卷、包装，存放于冷库待用。

更进一步地，本发明所述的环氧树脂是由申请人自行研发的中温热熔环氧树脂体系，其组成及配比如下：

ATN系列环氧树脂：5-7％；E-51：21-23％；E-44：10-12％；E-20：30-34％；微粉化双氰胺：8-9％；脲类促进剂：2-2.5％；水合氧化铝：17-18％；白炭黑增稠剂：1-1.5％。

进一步地，所述预浸包括以下步骤：

1)从纱架引出纤维，通过调节张力、集丝板集束、展平程序后，达到规定的宽度；

2)从上、下胶膜辊引出预先制好的胶膜，并和纤维形成夹芯结构，依次通过几组热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中；

3)冷却降低预浸料温度；

4)最后进行切边、覆PE膜、收卷，制得预浸料。

本发明在不改变目前预浸方法的前提下增加了一种纤维预浸料，克服了目前市场上流通的其他纤维预浸料价格昂贵、不能普遍使用在相关领域的问题，拓宽了高性能纤维制品的应用范围，同时本发明通过环氧树脂预浸玄武岩纤维的方式获得玄武岩纤维预浸料，方法简单，后续加工成型简易。本发明的玄武岩纤维预浸料可以广泛应用在航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域。

本发明的玄武岩纤维具备如下优点：

(1)显著的耐高温性能和热震稳定性；玄武岩纤维的使用温度范围为-260℃～880℃，这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢，接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维；热震稳定性好，在500℃温度下保持不变，在900℃时原始重量仅损失3％。

(2)较低的热传导系数。玄武岩纤维的热传导系数为0.031W/(m·K)～0.038W/(m·K)，低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。

(3)高的弹性模量和抗拉强度。玄武岩纤维的弹性模量为：9100kg/mm²～11000kg/mm²，高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。CBF的抗拉强度为3800～4800MPa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高，与S玻璃纤维相当。