[发明专利]一种复合玻璃纤维增强聚酯玻璃钢材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种复合玻璃纤维增强聚酯玻璃钢材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）制备负载银的玻璃纤维；（4）涂覆多孔石墨烯；（5）制备负载银/二氧化钛的玻璃纤维；（6）负载银/二氧化钛的玻璃纤维通过硅烷偶联剂进行改性，与不饱和聚酯树脂片复合，即得聚酯玻璃钢材料。所制得的改性增强聚酯玻璃钢复合材料具有更加优异的力学性能以及持久抗菌特性，软化温度在150℃以上。

主权项

1.一种复合玻璃纤维增强聚酯玻璃钢材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维：将54% SiO2、15%B2O3、0.6%Na2O、12%Al2O3、18%CaO和0.4%多壁碳纳米管粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径10μm的玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理：取45份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为1mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；（3）称取粒径2~5nm石墨烯量子点配制成浓度为0.3mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌50ml石墨烯量子点分散溶液，加入到浓度为0.03mol/L硝酸银溶液，控制反应温度为45℃，滴加浓度为0.8mol/L二水合柠檬酸三钠，继续超声搅拌90min；滴加10ml石墨烯量子点分散溶液；将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；石墨烯量子点分散液、硝酸银溶液与二水合柠檬酸三钠的体积比为4:3:2；（4）称取2~5层，孔大小3~6nm的多孔石墨烯配制成浓度为0.2mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在100℃下保温30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（5）称取粒径5~10nm氧化锌量子点配制成100ml浓度为1mg/ml的分散液，溶剂为水；超声搅拌100ml氧化锌分散液，将步骤（4）制得的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（6）将0. 3M四氯化钛加入到1 M硫酸溶液中，混合均匀；加入步骤（5）制得的玻璃纤维，升温至110℃，反应5h后，用浓氨水溶液调pH值至7，陈化12小时后，清洗，干燥，得到复合玻璃纤维；（7）将3kg步骤（6）制得的复合玻璃纤维纺织成的玻璃纤维布，再与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维布，所述的硅烷偶联剂为乙烯基类型；所述复合玻璃纤维与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以复合玻璃纤维的质量计为400mL/g；（8）制备不饱和聚酯树脂片：在温度为60℃条件下，将70kg双环戊二烯、20kg过氧化氢、0.3kg酚改性的六氯化钨以及3kg所述步骤（2）制得的玻璃纤维加入反应釜中，进行搅拌使得所上述所有物质混合均匀，然后将反应釜的温度提高至200℃，在继续搅拌的前提下加入3kg阻燃剂、2kg纳米填料、1.7kg氧化钾，继续搅拌反应8小时，得到不饱和聚酯树脂，然后将该树脂加工成不饱和聚酯树脂片；（9）制备聚酯玻璃钢复合材料：分别将上述4层不饱和树脂片与4层步骤（7）制得的硅烷偶联剂改性的玻璃纤维布通过模压工艺制备形成高性能的玻璃钢复合材料。