[发明专利]一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维浸润剂领域，具体涉及一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过纺丝工艺制备而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，而且，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩连续纤维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了广泛的应用。

聚甲醛又名缩醛树脂、聚氧亚甲基。全名聚甲醛树脂，简称聚甲醛，英文缩写为POM，热塑性结晶聚合物，是五大通用工程塑料之一，综合性能优良，具有高的力学性能，如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性，还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性；但由于聚甲醛中结晶度高（结晶度＞70%），导致聚甲醛材料存在韧性差（断裂伸长率＜15%）、成型收缩率（2.0-3.5%）大的缺陷，因此，在使用时多不使用纯的聚甲醛材料，聚甲醛材料需要进行力学性能、阻燃、耐腐蚀等增强复合改性处理后才能进行应用。现今对聚甲醛材料的纤维增强改性主要采用玻璃纤维材料进行改性处理，改性效果显著，但玻璃纤维生产成本高、环境污染大，严重限制了复合聚甲醛材料的应用，开发一种成本低廉、绿色环保、性能优异的新型纤维材料替代玻璃纤维对聚甲醛材料进行改性处理的问题急需得到解决。因而，可以预见，将无毒、无污染、来源广泛、性能优异、稳定好的玄武岩纤维用于聚甲醛材料的增强必将是今后提高聚甲醛材料性能的新趋势。但由于现有玄武岩纤维自身结构和性能稳定，纤维表面光滑、表面活性位点少，造成玄武岩纤维在改性过程中难以与聚甲醛材料化学键合和机械铆合形成统一的、稳定的整体，即玄武岩纤维在聚甲醛材料中是独立存在，对聚甲醛材料的改性增强作用相对较弱，增强效果不甚理想，玄武岩纤维添加量少。

浸润剂作为纤维生产过程中用到的最重要的辅助试剂，不仅能对纤维进行物理包覆，增加纤维韧性和润滑性，还能对纤维表面进行化学处理，增加纤维功能性，因此，采用浸润剂对纤维材料进行改性处理，即将纤维的生产和改性合二为一，节简化了生产步骤，节约了生产成本，缩短了生产周期，还能赋予纤维新的性能以满足纤维在不同领域、不同环境中的应用，因此，利用专用浸润剂在玄武岩纤维生产过程中对玄武岩纤维表面进行改性以提高玄武岩纤维与聚甲醛材料的相容性是可行的，有利于促进玄武岩纤维在聚甲醛材料增强领域中的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有玄武岩纤维浸润剂不能提高玄武岩纤维与聚甲醛材料相容性的缺陷，提供一种聚甲醛增强玄武岩纤维专用浸润剂及其制备方法；本发明浸润剂中含有改性剂，通过改性剂在浸润的同时对纤维表面进行改性，使纤维表面粗糙度增加并接枝大量活性基团，从而提高玄武岩纤维与聚甲醛材料之间的化学键合和机械铆合能力，提高了玄武岩纤维与聚甲醛材料的相容性，促进了玄武岩纤维在聚甲醛材料增强领域中的推广应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂，包括以下重量份组分：40-60份的成膜剂、5-15份的偶联剂、1-5份润滑剂、10-20份的改性剂、30-50份的溶剂。

上述一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂，其中所述的改性剂包括次磷酸盐︰酸按质量比5-8︰1-3混合而成的混合物；所述改性剂组成能快速对玄武岩纤维表面腐蚀、活化，形成粗糙表面，并接枝大量活性基团，使纤维表面形成大量活性位点和活性基团，从而使玄武岩纤维能与聚甲醛进行化学键合和机械铆合；所述的机械铆合是指基体材料通过收缩应力包紧粗糙表面的纤维而产生的摩擦结合；优选的，所述的改性剂包括次磷酸盐︰酸按质量比6︰2混合而成的混合物。

上述一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂，其中所述的次磷酸盐为二甲基次磷酸盐、乙基甲基次磷酸盐、甲基正丙基次磷酸盐、甲烷二甲基次磷酸盐、苯-1，4-二甲基次磷酸盐、甲基苯基次磷酸盐或二苯基次磷酸盐的一种或多种。

上述一种聚甲醛材料增强玄武岩纤维专用浸润剂，其中所述的酸为亚硫酸、草酸、甲酸、乙酸、乙二酸中的一种或多种。