用于玄武岩纤维的纳米改性浸润剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料的制备领域，具体的说，是用于玄武岩纤维的纳米改性浸润 剂。
【背景技术】
[0002] 在现有的复合材料领域，作为复合材料增强体的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维、硼 纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、聚乙烯纤维等，但由于价格因素的限制，大部分纤维都只用 于军事领域，只有玻璃纤维还广泛应用于民用领域，但在实际应用过程中，玻璃纤维作为复 合材料增强体还存在一定的缺陷，如： (1) 玻璃纤维的生产过程能耗较大，不利于节能环保； (2) 玻璃纤维的制备工艺对对人体有害，尤其是玻璃纤维毛会对人体皮肤产生刺激作 用，吸入人体后不能被分解或吸收，很可能引起肺部疾病甚至产生癌变； (3) 环境污染大，玻璃纤维复合材料废弃后不能回收利用或自然降解，不利于环境的保 护J等等。
[0003] 当然，为克服上述复合材料增强体的使用缺陷，人们提出了采用玄武岩纤维作 为复合材料增强体的使用，对于玄武岩纤维我们知道，它是以天然火山喷出岩为原料，在 1450~1500°C的高温下熔融后，通过铂锗合金拉丝漏板拉丝制造而成的连续纤维，具有高 强度、高模量、耐高温、抗氧化、耐酸碱、抗辐射、电绝缘、绝热隔声、过滤性好、抗压强度高、 减震和剪切强度高等诸多优良性能，同时，也是一种新型的环保纤维。
[0004]目前，常用的玄武岩纤维浸润剂有环氧乳液、聚氨酯乳液和聚酯乳液三种，研宄表 明，现有的三种玄武岩纤维浸润剂在实际应用时还存在一定局限性，如：聚氨酯乳液作为 浸润剂在碱环境中溶液水解，聚酯乳液作为浸润剂则适用在纺织时使用。现有专利文献 CN102432733.A(-种用于玄武岩纤维浸润剂的阳离子型乳液及其制备方法，2012. 05. 02) 揭示了一种可用作玄武岩纤维浸润剂和玻璃纤维浸润剂中成膜剂使用的离子型乳液，具有 合成成本低，能与浸润剂中的其他组份互溶，能使浸润剂表现良好的浸透性和稳定性。
[0005] 为提高现有复合材料产品的特性，浸润剂的研制还在不断改进。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供用于玄武岩纤维的纳米改性浸润剂，用于玄武岩纤维的涂 层使用，除具有良好浸透性、稳定性外，还具有改善玄武岩纤维集束性、耐磨性的作用，改性 纳米SiO2粒子能充分的在浸润剂体系中分散，得到均匀稳定的纳米改性浸润剂，从而提高 玄武岩纤维的力学性能，在断裂强力、拉伸性能和剪切强度上均有提高。
[0007] 本发明通过下述技术方案实现：用于玄武岩纤维的纳米改性浸润剂，其特征在于： 按百分比计，所述的浸润剂包含有45~58%的成膜剂、6~15%的偶联剂、1~3%的润滑 剂、5~8%的改性纳米SiO2粒子，其余为水，所述的成膜剂是由环氧树脂单体在乳化剂存在 的情况下经聚合制得的聚合乳液，所述聚合乳液的粒径控制在〇. 15~0. 75Mm，浓度控制在 45 ~52%〇
[0008]本发明涉及的浸润剂是以成膜剂为主，再配以适当比例的偶联剂、润滑剂、改性纳 米SiO2粒子和水制成，成膜剂由环氧树脂制备得到聚合乳液，该聚合乳液粒径适中，与其他 助剂结合后，表现出来良好的铺展性，能够提高玄武岩纤维的表面性能、力学性能以及复合 材料性能，适用性强。改性纳米SiO2粒子能充分分散在浸润剂的体系中，得到均匀稳定的 纳米改性浸润剂。
[0010] 为方便与其他组份相混合，本发明涉及的偶联剂首先使用去离子水水解，醋酸调 节PH值后，再加入与其他组份一并加入成膜剂中，用于制备浸润剂，在本发明中，所述的偶 联剂是使用去离子水、醋酸混合搅拌后制得PH值为4~6的水解溶液，按质量比计，所述的 去离子水：醋酸：偶联剂=(20~40) :(1~1. 5) : (2~2. 5)。
[0011] 进一步的，所述的偶联剂是由H2N-硅烷偶联剂和H2NCONH-硅烷偶联剂组成的混合 物，按质量比计，H2N-硅烷偶联剂！H2NCONH-硅烷偶联剂=1 : (0. 5~1. 8)。
[0012] 本发明涉及的润滑剂具有良好的润滑效果，同时又兼具良好的有机抗静电性能， 在本发明中，所述的润滑剂是使用水配制而成的浓度为50~60%的混合液，所述的润滑剂 为脂肪酸酰胺、聚酯、合成酯、羧酸中的一种或两种以上组成的混合物。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果： (1)本发明涉及的浸润剂是以成膜剂为主，再配以适当比例的偶联剂、润滑剂、改性纳 米SiO2粒子和水制成，用于玄武岩纤维的涂层使用，除具有良好浸透性、稳定性外，还具有 改善玄武岩纤维集束性、耐磨性的作用，改性纳米SiO2S子能充分的在浸润剂体系中分散， 得到均匀稳定的纳米改性浸润剂，从而提高玄武岩纤维的力学性能，在断裂强力、拉伸性能 和剪切强度上均有提高。
[0014](2)本发明涉及的成膜剂是由环氧树脂为基料，与乳化剂缩合反应后制备得到聚 合乳液，该聚合乳液粒径适中，与其他助剂结合后，表现出来良好的铺展性，能够提高玄武 岩纤维的表面性能、力学性能以及复合材料性能，适用性强。
[0015](3)本发明使用偶联剂的目的是做增粘剂使用，即可避免浸润剂体系中粒子集结 及聚合物极具稠化，还可提高有机聚合物对强补填料的湿润性，通常使用H2N-硅烷偶联剂 和H2NCONH-硅烷偶联剂，浸润剂中所占成分为6~15%。
[0016](4)本发明涉及的润滑剂具有良好的润滑效果，同时又兼具良好的有机抗静电性 能。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0018] 实施例1: 按百分比计，本实施例涉及的纳米改性浸润剂包含有45%的成膜剂、6%的偶联剂、1%的 润滑剂、5%的改性纳米SiO2粒子，其余为水，其中，成膜剂是由环氧树脂单体在乳化剂存在 的情况下经聚合制得的聚合乳液，该聚合乳液的粒径通常控制在0. 15Mm，浓度控制在45%。
[0019] 实施例2 : 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的乳化剂的结构式满足：
[0020] 实施例3 : 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的偶联剂是使用去离子水、醋酸混合 搅拌后制得PH值为4的水解溶液，按质量比计，去离子水：醋酸：偶联剂=20 :1 :2。
[0021] 在本实施例中，偶联剂是由H2N-硅烷偶联剂和H2NCONH-硅烷偶联剂组成的混合 物，按质量比计，H2N-硅烷偶联剂：H2NC0NH-硅烷偶联剂=1 :0. 5。
[0022] 实施例4 : 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的偶联剂是使用去离子水、醋酸混合 搅拌后制得PH值为6的水解溶液，按质量比计，去离子水：醋酸：偶联剂=40 :1. 5 :2. 5。
[0023] 在本实施例中，偶联剂是由H2N-硅烷偶联剂和H2NCONH-硅烷偶联剂组成的混合 物，按质量比计，H2N-硅烷偶联剂：H2NC0NH-硅烷偶联剂=1 :1. 8。
[0024] 实施例5: 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的润滑剂是使用水配制而成的浓度为 50%的混合液，润滑剂为脂肪酸酰胺。
[0025] 实施例6 : 本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的润滑剂