[发明专利]玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用，涉及复合材料技术领域。其制备方法包括在氧化石墨烯溶液中加入偶联剂处理玄武岩纤维和玻璃纤维组成的混合纤维，再经低温等离子法处理得到改性增强材料。改性增强材料和混有纳米二氧化锆的热固性树脂通过固化成型工艺制备得到玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。该制备方法工艺简单，纤维增强体和树脂均进行过一定的改性处理，增强树脂具有很好的一致性，同时兼具玄武岩纤维和玻璃纤维的优异特性，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，能够将其应用于建筑材料领域，具有良好的开发应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，且特别涉及一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用。

背景技术

现有的复合材料领域，一般以玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维作为增强体制备复合材料，是目前最优发展前景的新型结构功能材料。但是大部分的高性能纤维的价格较高，只用于军事领域，只有玻璃纤维较广泛应用于民事领域。但是玻璃纤维的生产过程对人体伤害大，不利于节能环保。

目前玄武岩纤维以其独特的性能和优点越来越受到青睐。玄武岩是一种高性能火山岩组分，将玄武岩石料在1450～1500℃熔融后通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成连续纤维，成为玄武岩纤维。其作为一种新型硅酸盐纤维，其具有优良的耐化学性能，特别是耐碱性能。原料来源广泛，成本低。耐高温、耐酸碱腐蚀性能优异、电磁波透过性好、吸湿率低，在冶金、化工、建筑、航空航天、兵器等领域具有广阔的应用前景。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。

发明人研究发现，目前绝大部分玄武岩纤维增强树脂是以单一的玄武岩纤维和树脂固化成型，制品的抗拉强度、弹性模量均较低，不能满足复合材料多种性能的需求。同时，对增强树脂而言，增强材料纤维与基体树脂的界面性能对于复合材料的最终性能有着重要影响。如果增强树脂复合材料中的纤维材料与树脂的界面性能差，会导致复合材料的力学性能下降，复合材料在使用过程中容易出现分层现象，导致复合材料受到破坏。大部分纤维，例如玻璃纤维、玄武岩纤维等，表面光滑、活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与树脂基体的浸润性差。其与树脂的复合材料往往使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，此制备方法简单、易操作、成本低廉，适用于工业化生产。

本发明的另一目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，此增强树脂综合性能优良，力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高。

本发明的第三个目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其包括以下步骤：

将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料。按照重量份数计，混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份。

将增强材料置于等离子发生装置，以CF₄、N₂、O₂、CCl₄中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到改性增强材料。

将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在第一混合物中加入助剂得到第二混合物，助剂包括固化剂、促进剂、分散剂，纳米二氧化锆与热固性树脂的质量比为0.5～2:60～80。

采用固化成型工艺，以改性增强材料和第二混合物为原料，使液态热固性树脂交联固化后形成与改性增强材料成一体的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。