[发明专利]一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，浸润剂由以下组分及其质量百分数制备而成：硅丙乳液：15‑25％；氧化镁：20‑30％；六水氯化镁：6‑10％；七水硫酸镁：3‑5％；聚乙烯吡咯烷酮：1‑2％；偶联剂：0.5‑1％；水：余量。本发明的浸润剂涂覆在玄武岩纤维上，获得的硅镁基复合薄膜附着均匀，膜层强度高韧性好。经该浸润剂处理后的玄武岩纤维耐高温性能、集束性、耐磨性和柔化作用得到改善，适合于在300℃以上长期使用。

技术领域

本发明属于浸润剂技术领域，涉及一种玄武岩纤维浸润剂，尤其涉及一种硅镁基耐高温玄武岩纤维浸润剂及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新型的无机纤维，具有高强度、耐高温、耐腐蚀等一系列的优点，但是无机材料的特性也使其与传统的有机纤维相比具有脆性大，生产和使用过程中易于损伤的不足。玄武岩纤维特有的物理结构和化学组成，使其在耐高温(持续耐温约300～500℃)、稳定性、耐腐蚀性、耐水解性和绝缘性等许多技术指标方面优于玻璃纤维和化学纤维，成为理想的耐高温无机纤维。

众所周知，浸润剂应与纤维品种和用途匹配，它决定纤维的作业性能和在复合材料中的表现。浸润剂的成膜剂是浸润剂配方中最重要的组分。浸润剂的重要性等同于IT行业的“芯片制造技术”。一般纤维制造商的每种产品都有自己独特的配方，尤其是对脆性纤维而言浸润剂更是影响纤维制备和应用的关键。虽然我国已经掌握了玄武岩纤维的制造技术，但是对于玄武岩纤维专用浸润剂的研发尚属空白，各厂家多借用玻纤浸润剂应用于玄武岩纤维。

目前常用的玄武岩纤维浸润剂的成膜剂类型有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等。现有的玄武岩纤维浸润剂在实际应用时还存在一定局限性，一种成膜剂单独使用成膜性能较差，后续加工易产生飞丝和毛羽现象。中国发明专利(CN201510370194.9)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有46-62％的环氧聚合乳液、8-12％的偶联剂和1-2％的抗静电剂，可以改善玄武岩纤维的力学性能和束集性。中国发明专利(CN201510981456.5)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有2-10％的水溶性环氧树脂、1-8％的聚乙烯醇、0.5-1％的偶联剂、0.2％-0.8％的抗静电剂和0.08-0.25％的pH调节剂，具有良好的粘接性和成膜性。中国发明专利(CN201510980061.3)公开了一种水基玄武岩纤维浸润剂，其中含有3-8％的水溶性环氧树脂、2-6％的聚醋酸乙烯酯乳液、0.5-1％的偶联剂、0.2％-0.8％的抗静电剂、0.6-1.2％的增塑剂和0.08-0.20％的pH调节剂，对玄武岩纤维具有良好的粘接性和成膜性。中国发明专利(CN20160547303.4)公开了一种细旦氧化硼纤维用浸润剂及其制备方法，该浸润剂由正十二烷、正硅酸乙酯与聚醚改性有机硅类抗静电剂制成。本浸润剂涂覆于前驱体氧化硼纤维表面，一方面可以在氧化硼纤维表面形成一层致密的防护膜，可以对纤维进行防护，可以提高氧化硼纤维强度；另一方面可以使细旦氧化硼纤维抗静电性提升，使纤维毛丝断丝减少，提高氧化硼纤维强度。中国发明专利(CN201710637728.9)公开了一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法,该浸润剂按照重量百分比由以下成分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂、0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。该发明的浸润剂赋予氧化铝连续纤维优良的柔韧性、集束性、润滑性，保护氧化铝连续纤维力学性能不损失。中国发明专利(CN201810974812.4)公开了一种玻璃纤维浸润剂，包括偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、交联剂、pH值调节剂和水。各组分的含量以质量百分比表示如下：偶联剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％、聚醋酸乙烯酯乳液2.0～12.0％、环氧乳液1.0～6.0％、交联剂0.05～0.5％、pH值调节剂0.05～0.5％、水80.0～96.7％。使用该浸润剂生产的玻纤纱不仅可以改善纱线的颜色和断裂强度，还能有效提高玻纤流动性并提高其与基体树脂的相容性。中国发明专利(CN201811097845.1)公开了一种耐腐蚀型玻璃纤维浸润剂的制备方法，即将20-30份乙烯基树脂、8-10份复配乳化剂、3-5份亚油酸、60-80份水搅拌得到1号混合浆液；将5-8份改性纳米金属粉、8-10份低熔点合金、10-20份正硅酸乙酯、20-30份醇、20-30份酸和5-8份改性海泡石加热搅拌得到2号混合浆液；最后将2号和1号浆液按照1：5-1：10搅拌混合，制备得到耐腐蚀型玻璃纤维浸润剂。