[发明专利]用于复合材料制备的改性玄武岩纤维短切纱的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于复合材料制备的改性玄武岩纤维短切纱的制备方法，具体步骤为：玄武岩纤维短切纱的改性处理：使用含活性基团的低分子量改性有机硅树脂溶液对玄武岩纤维表面进行包覆改性处理，得到改性玄武岩纤维。通过本方法制得的改性玄武岩纤维短切纱可代替玻璃纤维作为复合材料的增强型原料，绿色环保且得到的复合材料性能优异。同时，该方法还适用于处理玄武岩纤维无捻纱、轴向布等。

技术领域

本发明具体涉及一种用于复合材料制备的改性玄武岩纤维短切纱的制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维（碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维）之一。与玻璃纤维相比，玄武岩纤维有更高抗拉强度和更高的弹性模量以及更高的使用温度，但由于玄武岩纤维与酚醛、环氧、不饱和聚酯、聚氨酯等树脂基体的结合力和相容性较差。与玻璃纤维相比，使用玄武岩纤维增强的复合材料性能优势并不明显，且成本高，性价比低，玄武岩纤维的性能优势没有得到充分的发挥，在复合材料领域玄武岩纤维的使用受到了极大的限制。传统的工艺是使用偶联剂类的浸润剂对玄武岩纤维的表面进行处理，以增加与树脂基体的粘结力和相容性，但长期以来并没有取得突破性的进展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种用于复合材料制备的改性玄武岩纤维短切纱的制备方法，通过本方法制得的改性玄武岩纤维短切纱可代替玻璃纤维作为复合材料的增强型原料，绿色环保。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：玄武岩纤维短切纱的改性处理：使用含活性基团的低分子量改性有机硅树脂溶液对玄武岩纤维表面进行包覆改性处理，得到改性玄武岩纤维。

在本发明中，进一步的，玄武岩纤维的改性处理具体操作为：将改性有机硅树脂溶液投入真空捏合釜中，开启捏合电机，在搅拌的状态下，缓慢的加入玄武岩纤维短切纱，开启加热装置和真空泵，控制物料的温度为40～60℃，真空度-0.05～-0.095MPa，捏合搅拌10～30min，调转捏合搅拌方向，再捏合搅拌10～30min，降温冷却，得到改性玄武岩纤维短切纱。

在本发明中，进一步的，在玄武岩纤维的改性处理之前，还包括以下步骤：制备改性有机硅树脂溶液（以固体份计）：将40-50份甲苯，40-55份二甲苯依次加入带有搅拌器的反应釜中，开动搅拌器，缓慢加入1～10份含活性基团的低分子量有机硅树脂和0.1～2份硅烷偶联剂，开启加热装置，按5～6℃/min的升温速度，升温至30～50℃，并在此温度下保温30～90min，得到改性有机硅树脂溶液。

在本发明中，进一步的，在玄武岩纤维的改性处理之后，还包括以下步骤：

为防止改性玄武岩纤维短切纱粘结成团，将捏合好的改性玄武岩纤维短切纱投入到卧式鼓风搅拌干燥桶中干燥和反应，热风从物料下往上吹，在搅拌的状态下干燥处理。

在本发明中，进一步的，搅拌器的转速为60～80r/min。

在本发明中，进一步的，搅拌干燥温度为50～70℃，搅拌器转速控制在20～40r/min，搅拌干燥时间为60～120min。

在本发明中，进一步的，捏合机的搅拌转速为40～60r/min。