權(quán)利要求
1.玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括：
采用化學(xué)接枝的方法對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性，使其表面連接硅氧硅線型鏈為主體、苯環(huán)為側(cè)基且不含脂肪鏈的鏈段，得到改性玄武巖纖維；
將所述改性玄武巖纖維與聚醚醚酮在310℃～360℃下熱壓為復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性的方法包括：
對(duì)所述玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理使其表面產(chǎn)生硅羥基；
將改性劑與所述表面具有硅羥基的玄武巖纖維混合，利用改性劑對(duì)所述表面具有硅羥基的玄武巖纖維進(jìn)行初次改性使其表面連接接枝鏈得第一混合體系，所述改性劑包括三甲氧基苯基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基硅二醇、三乙氧基苯基硅烷和端羥基有機(jī)硅低聚物中至少一種；
將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，反應(yīng)1～5h使所述改性劑繼續(xù)與所述玄武巖纖維表面連接的接枝鏈進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到所述改性玄武巖纖維；
優(yōu)選地，表面具有硅羥基的所述玄武巖纖維與所述改性劑的質(zhì)量比為2～10:1；
優(yōu)選地，所述去離子水占所述第二混合體系質(zhì)量的10～40％；
優(yōu)選地，初次改性的方式為：將所述玄武巖纖維與所述改性劑混合，于80～130℃的溫度下反應(yīng)3h～8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下特征(1)～(5)中任意一個(gè)：
(1)所述改性劑為三甲氧基苯基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為2.5～3.5反應(yīng)1～5h；
(2)所述改性劑為二苯基二甲氧基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為7.5～8.5反應(yīng)1～5h；
(3)所述改性劑為二苯基硅二醇，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3.5～4.5反應(yīng)1～5h；
(4)所述改性劑為三乙氧基苯基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3～7反應(yīng)1～5h；
(5)所述改性劑為端羥基有機(jī)硅低聚物，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3～9反應(yīng)1～5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH，所述pH調(diào)節(jié)劑為乙酸溶液、稀鹽酸、氨水或和碳酸鈉溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，改性結(jié)束后還包括將得到的所述玄武巖纖維從混合體系中取出，然后置于溫度為50～80℃的烘箱中干燥1～4h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，對(duì)所述玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理的方式為：
將所述玄武巖纖維置于醇溶液中超聲處理1～6h；
優(yōu)選地，所述醇包括乙醇、丙酮和甲醇中至少一種；
優(yōu)選地，所述醇溶液為醇和去離子水構(gòu)成的溶液，其中醇與去離子水的質(zhì)量比為1:1～9；
優(yōu)選地，將玄武巖纖維在所述醇溶液中預(yù)處理后還包括：將預(yù)處理后的所述玄武巖纖維從所述醇溶液中取出置于30℃-80℃下干燥1～8h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性玄武巖纖維與聚醚醚酮的質(zhì)量比為40～80:60～20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，將所述改性玄武巖纖維與聚醚醚酮熱壓為復(fù)合材料的方式包括：
將所述改性玄武巖纖維與所述聚醚醚酮的粒料、粉料、纖維、薄膜和織物中至少一種鋪層，在310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min得到層狀復(fù)合材料；
優(yōu)選地，得到所述層狀復(fù)合材料之后還包括：將3～11層所述層狀復(fù)合材料堆疊在一起，于310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min。
9.玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的制備方法制得。
10.如權(quán)利要求9所述的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料在耐溫防腐領(lǐng)域中應(yīng)用。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
[0002]玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料是目前耐溫防腐材料發(fā)展的新方向。然而，玄武巖纖維與聚醚醚酮的相容性較差，且兩者難以機(jī)械嚙合，從而使玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的界面性能較差，難以充分發(fā)揮其優(yōu)良耐高溫耐腐蝕性能的優(yōu)勢(shì)。
[0003]目前報(bào)導(dǎo)的方法大多為在玄武巖纖維表面吸附或包裹一層物質(zhì)以提升兩者的相容性，進(jìn)而提升界面性能。然而，這類方法一方面會(huì)形成新的界面層，不利于界面高性能化；另一方面物理包覆的物質(zhì)容易脫落，難以保證界面性能的穩(wěn)定；再者，引入的物質(zhì)大多含有脂肪鏈，不利于界面的耐高溫和耐腐蝕性能，也不利于復(fù)合材料的高溫加工。例如：
[0004]公開專利號(hào)為CN101974204 B的發(fā)明申請(qǐng)專利，其公開了一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明是在玄武巖纖維和聚醚醚酮之間添加高溫潤(rùn)滑劑和粘度調(diào)節(jié)劑，使其更易加工，從而提高復(fù)合材料的性能。然而該發(fā)明屬于添加型改性，并未解決玄武巖纖維與聚醚醚酮相容性較差以及界面較脆弱的問題，而且玄武巖纖維會(huì)與高溫潤(rùn)滑劑形成脆弱界面，不利于界面的高性能化以及復(fù)合材料的性能。
[0005]公開專利號(hào)為CN103374198 A的發(fā)明申請(qǐng)專利，其公開了一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮/聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明是在玄武巖纖維和聚醚醚酮/聚酰亞胺之間添加高溫潤(rùn)滑劑提升復(fù)合材料的加工性能以提升力學(xué)性能。然而該發(fā)明屬于添加型改性，并未解決玄武巖纖維與聚醚醚酮相容性較差以及界面較脆弱的問題，而且玄武巖纖維會(huì)與高溫潤(rùn)滑劑形成脆弱界面，不利于復(fù)合材料的性能。
[0006]公開專利號(hào)為CN106751445 A的發(fā)明申請(qǐng)專利，其公開了一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的方法，該發(fā)明通過玄武巖纖維的表面吸附作用，在其表面吸附4,4’-二氟二苯甲酮和對(duì)苯二酚，之后通過聚合作用生成一層有機(jī)物膜包裹玄武巖纖維以提升其與聚醚醚酮的相容性，進(jìn)而提升界面性能。然而該發(fā)明通過吸附作用將4,4’-二氟二苯甲酮和對(duì)苯二酚附著在玄武巖纖維表面，這使得兩者在之后的改性中容易從纖維表面脫落，造成改性效果不均勻且不穩(wěn)定，而且生成的聚合物中含有大量脂肪結(jié)構(gòu)，在高溫下易降解，從而使改性玄武巖纖維難以適應(yīng)聚醚醚酮的加工溫度，不利于應(yīng)用。此外，該發(fā)明雖提高了玄武巖纖維與聚醚醚酮的相容性，但一方面并未通過機(jī)械嚙合等作用解決玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的脆弱界面問題，另一方面所使用改性劑的分子鏈耐腐蝕性較差，難以實(shí)現(xiàn)界面的高性能化。
[0007]鑒于此，特提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
[0008]本發(fā)明的目的在于提供玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法、玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料和玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料在耐溫防腐領(lǐng)域中應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0010]第一方面，本發(fā)明提供一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，包括：
[0011]采用化學(xué)接枝的方法對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性，使其表面連接硅氧硅線型鏈為主體、苯環(huán)為側(cè)基且不含脂肪鏈的鏈段，得到改性玄武巖纖維；
[0012]將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮在310℃～360℃下熱壓為復(fù)合材料。
[0013]在可選的實(shí)施方式中，對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性的方法包括：
[0014]對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理使其表面產(chǎn)生硅羥基；
[0015]將改性劑與表面具有硅羥基的玄武巖纖維混合，利用改性劑對(duì)表面具有硅羥基的玄武巖纖維進(jìn)行初次改性使其表面連接接枝鏈得第一混合體系，改性劑包括三甲氧基苯基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基硅二醇、三乙氧基苯基硅烷和端羥基有機(jī)硅低聚物中至少一種；
[0016]將去離子水與第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，反應(yīng)1～5h使改性劑繼續(xù)與玄武巖纖維表面連接的接枝鏈進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到改性玄武巖纖維；
[0017]優(yōu)選地，表面具有硅羥基的玄武巖纖維與改性劑的質(zhì)量比為2～10:1；
[0018]優(yōu)選地，去離子水占第二混合體系質(zhì)量的10～40％。
[0019]在可選的實(shí)施方式中，初次改性的方式為：
[0020]將玄武巖纖維與改性劑混合，于80～130℃的溫度下反應(yīng)3h～8h。
[0021]在可選的實(shí)施方式中，制備方法包括如下特征(1)～(5)中任意一個(gè)：
[0022](1)所述改性劑為三甲氧基苯基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為2.5～3.5反應(yīng)1～5h；
[0023](2)所述改性劑為二苯基二甲氧基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為7.5～8.5反應(yīng)1～5h；
[0024](3)所述改性劑為二苯基硅二醇，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3.5～4.5反應(yīng)1～5h；
[0025](4)所述改性劑為三乙氧基苯基硅烷，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3～7反應(yīng)1～5h；
[0026](5)所述改性劑為端羥基有機(jī)硅低聚物，擴(kuò)鏈反應(yīng)是：將去離子水與所述第一混合體系混合得第二混合體系，控制環(huán)境溫度為40～80℃，pH為3～9反應(yīng)1～5h。
[0027]在可選的實(shí)施方式中，采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH，pH調(diào)節(jié)劑為乙酸溶液、稀鹽酸、氨水或和碳酸鈉溶液。
[0028]在可選的實(shí)施方式中，改性結(jié)束后還包括將得到的玄武巖纖維從混合體系中取出，然后置于溫度為50～80℃的烘箱中干燥1～4h。
[0029]在可選的實(shí)施方式中，對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理的方式為：
[0030]將玄武巖纖維置于醇溶液中超聲處理1～6h；
[0031]優(yōu)選地，醇包括乙醇、丙酮和甲醇中至少一種；
[0032]優(yōu)選地，醇溶液為醇和去離子水構(gòu)成的溶液，其中醇與去離子水的質(zhì)量比為1:1～9；
[0033]優(yōu)選地，將玄武巖纖維在醇溶液中預(yù)處理后還包括：將預(yù)處理后的玄武巖纖維從醇溶液中取出置于30℃-80℃下干燥1～8h。
[0034]在可選的實(shí)施方式中，改性玄武巖纖維與聚醚醚酮的質(zhì)量比為40～80:60～20。
[0035]在可選的實(shí)施方式中，將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮熱壓為復(fù)合材料的方式包括：
[0036]將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮的粒料、粉料、纖維、薄膜和織物中至少一種鋪層，在310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min得到層狀復(fù)合材料；
[0037]優(yōu)選地，得到層狀復(fù)合材料之后還包括：將3～11層層狀復(fù)合材料堆疊在一起，于310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min。
[0038]第二方面，本發(fā)明提供一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料，采用如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)的制備方法制得。
[0039]第三方面，本發(fā)明提供如前述實(shí)施方式的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料在耐溫防腐領(lǐng)域中應(yīng)用。
[0040]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0041]本發(fā)明技術(shù)方案通過化學(xué)接枝法使玄武巖纖維的表面連接硅氧硅線型鏈為主體、苯環(huán)為側(cè)基且不含脂肪鏈的鏈段，苯環(huán)與硅氧硅結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)其與聚醚醚酮界面的耐高溫性與耐腐蝕性能；線性鏈與苯環(huán)可提升其與聚醚醚酮的機(jī)械嵌合作用及相容性，使兩者的界面性能優(yōu)良；不含脂肪鏈可使其適應(yīng)聚醚醚酮的加工溫度。該方法通過化學(xué)鍵合作用長(zhǎng)久穩(wěn)定的提升玄武巖纖維與聚醚醚酮界面的耐溫耐腐蝕性，實(shí)現(xiàn)界面的高性能化。
附圖說明
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0043]圖1為改性玄武巖纖維的制備過程機(jī)理圖；
[0044]圖2為實(shí)施例2提供的制備方法制備過程中制得的改性玄武巖纖維織物的紅外光譜圖；
[0045]圖3為實(shí)驗(yàn)例3拍攝對(duì)比例(a)與實(shí)施例2(b)的復(fù)合材料拉伸斷裂截面形貌圖。
具體實(shí)施方式
[0046]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0047]下面對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用進(jìn)行具體說明。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例提供的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，包括：
[0049]采用化學(xué)接枝的方法對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性，使其表面連接硅氧硅線型鏈為主體、苯環(huán)為側(cè)基且不含脂肪鏈的鏈段，得到改性玄武巖纖維；
[0050]將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮在310℃～360℃下熱壓為復(fù)合材料。
[0051]本發(fā)明提供的制備方法，通過化學(xué)接枝法使玄武巖纖維的表面連接硅氧硅線型鏈為主體、苯環(huán)為側(cè)基且不含脂肪鏈的鏈段，苯環(huán)與硅氧硅結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)其與聚醚醚酮界面的耐高溫性與耐腐蝕性能；線性鏈與苯環(huán)可提升其與聚醚醚酮的機(jī)械嵌合作用及相容性，使兩者的界面性能優(yōu)良；不含脂肪鏈可使其適應(yīng)聚醚醚酮的加工溫度。該方法通過化學(xué)鍵合作用長(zhǎng)久穩(wěn)定的提升玄武巖纖維與聚醚醚酮界面的耐溫耐腐蝕性，實(shí)現(xiàn)界面的高性能化。
[0052]為便于制備，本申請(qǐng)優(yōu)選實(shí)施方式中所使用的玄武巖纖維均是玄武巖纖維織物，例如玄武巖纖維布。
[0053]進(jìn)一步地，如圖1所示，復(fù)合材料的制備方法包括：
[0054]S1、玄武巖纖維織物預(yù)處理
[0055]對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理使其表面產(chǎn)生硅羥基。
[0056]優(yōu)選地，預(yù)處理是將玄武巖纖維織物置于醇溶液中進(jìn)行超聲處理，使得玄武巖纖維表面水解產(chǎn)生硅羥基。
[0057]具體地，預(yù)處理是將將玄武巖纖維織物、醇溶液在常溫下按比例均勻混和，放入超聲機(jī)中處理1～6h，以洗去玄武巖纖維織物表面的上漿劑以及使其表面水解產(chǎn)生硅羥基，之后將其置于30～80℃的烘箱中干燥1～8h得到預(yù)處理玄武巖纖維織物。
[0058]優(yōu)選地，玄武巖纖維織物占其與醇溶液總質(zhì)量的50～90％。
[0059]優(yōu)選地，為保證能具有較好的預(yù)處理效果，醇溶劑為醇和去離子水的混合物，且其質(zhì)量比為醇：去離子水為1:1～9。進(jìn)一步地，醇包括乙醇、丙酮和甲醇中至少一種。
[0060]S2、化學(xué)接枝法制備含接枝鏈的玄武巖纖維織物
[0061]將改性劑與表面具有硅羥基的玄武巖纖維混合，利用改性劑對(duì)表面具有硅羥基的玄武巖纖維進(jìn)行初次改性使其表面連接接枝鏈得第一混合體系。
[0062]具體為：
[0063]將預(yù)處理后的玄武巖纖維織物與改性劑按比例混合均勻，置于80～130℃的溫度下反應(yīng)3～8h得到含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系。改性劑包括三甲氧基苯基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基硅二醇、三乙氧基苯基硅烷和端羥基有機(jī)硅低聚物中至少一種。表面具有硅羥基的玄武巖纖維與改性劑的質(zhì)量比為2～10:1。
[0064]S3、含接枝鏈的玄武巖纖維織物的擴(kuò)鏈反應(yīng)
[0065]將去離子水與第一混合體系混合得第二混合體系，使改性劑繼續(xù)與玄武巖纖維表面連接的接枝鏈進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到改性玄武巖纖維。
[0066]具體為：往第一混合體系中加入一定量的去離子水得到第二混合體系，將第二混合體系置于40～80℃的溫度下通過向反應(yīng)提下中加入pH調(diào)節(jié)劑控制體系至最佳pH反應(yīng)條件反應(yīng)1～5h，之后將玄武巖纖維織物置于去離子水中洗滌20～40min，再置于50～80℃的烘箱中干燥1～4h得到改性玄武巖纖維織物。
[0067]上述最佳pH反應(yīng)條件是：
[0068]當(dāng)所述改性劑為三甲氧基苯基硅烷時(shí)本步驟的最佳反應(yīng)pH為2.5～3.5；
[0069]當(dāng)所述改性劑為二苯基二甲氧基硅烷時(shí)本步驟的最佳反應(yīng)pH為7.5～8.5；
[0070]當(dāng)所述改性劑為二苯基硅二醇時(shí)本步驟的最佳反應(yīng)pH為3.5～4.5；
[0071]當(dāng)所述改性劑為三乙氧基苯基硅烷時(shí)本步驟的最佳反應(yīng)pH為3～7
[0072]當(dāng)所述改性劑為端羥基有機(jī)硅低聚物時(shí)本步驟的基本上沒有最佳反應(yīng)pH要求，一般可設(shè)置為3～9。
[0073]優(yōu)選地，pH調(diào)節(jié)劑為乙酸溶液、稀鹽酸、氨水或碳酸鈉溶液。pH調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)體系的pH值至3～9這個(gè)范圍內(nèi)，以保證擴(kuò)鏈反應(yīng)更好的進(jìn)行。
[0074]優(yōu)選地，為保證有較佳的擴(kuò)鏈效果，去離子水占第二混合體系質(zhì)量的10～40％。
[0075]S4、改性玄武巖纖維與聚醚醚酮熱壓復(fù)合
[0076]將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮的粒料、粉料、纖維、薄膜和織物中至少一種鋪層，在310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min得到層狀復(fù)合材料；
[0077]需要說明的是使用的聚醚醚酮的形態(tài)并不限于以上幾種，只要能便于鋪層都適合應(yīng)用至本申請(qǐng)中。
[0078]將多層(例如3～11層)層狀復(fù)合材料堆疊在一起，于310～360℃、3～8MPa下熱壓10～40min。
[0079]優(yōu)選地，為保證制得的復(fù)合材料具有較佳的性能，改性玄武巖纖維與聚醚醚酮的質(zhì)量比為40～80:60～20(例如40:60、50:50、70:30或80:20)。
[0080]需要說明的是，在本申請(qǐng)其他的一些實(shí)施方式中，改性玄武巖纖維與聚醚醚酮熱壓復(fù)合的具體方式并不限于上述這種，只要可將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮熱壓復(fù)合即能實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)主張的技術(shù)效果，置于復(fù)合層數(shù)也可根據(jù)使用要求進(jìn)行調(diào)整，可以是1層，也可以是多層。
[0081]本申請(qǐng)實(shí)施例提供的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料，采用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的制備方法制得。
[0082]本申請(qǐng)實(shí)施例提供的玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料具有很好的耐溫防腐性能，可應(yīng)用于耐溫防腐領(lǐng)域。
[0083]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0084]實(shí)施例1
[0085](1)玄武巖纖維織物預(yù)處理
[0086]將玄武巖纖維織物、乙醇、去離子水在常溫下按比例均勻混和，放入超聲機(jī)中處理2h，以洗去玄武巖纖維織物表面的上漿劑以及使其表面水解產(chǎn)生硅羥基，之后將其置于50℃的烘箱中干燥1h得到預(yù)處理玄武巖纖維織物。玄武巖纖維織物在整個(gè)體系中的質(zhì)量占比為60％，乙醇與去離子水的質(zhì)量比為1:2。
[0087](2)化學(xué)接枝法制備含接枝鏈的玄武巖纖維織物
[0088]將預(yù)處理玄武巖纖維織物與三甲氧基苯基硅烷按比例混合均勻，置于80℃的溫度下反應(yīng)8h得到含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系。預(yù)處理玄武巖纖維織物與三甲氧基苯基硅烷的質(zhì)量比為5:1。
[0089](3)含接枝鏈的玄武巖纖維織物的擴(kuò)鏈反應(yīng)
[0090]往含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系中加入一定量的去離子水，置于40℃的溫度下，采用乙酸溶液作為pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH為3，反應(yīng)1h，之后將玄武巖纖維織物置于去離子水中洗滌20min，再置于50℃的烘箱中干燥2h得到改性玄武巖纖維織物。去離子水的質(zhì)量約占總體質(zhì)量的20％。
[0091](4)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備
[0092]采用熱壓成型工藝，將玄武巖纖維織物與聚醚醚酮按40:60的質(zhì)量比鋪層，置于310℃中，于3MPa下熱壓10min，取出即可得到層狀玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料；將5層上述層狀復(fù)合材料再按照上述熱壓成型工藝進(jìn)行熱壓成型。
[0093]實(shí)施例2
[0094](1)玄武巖纖維織物預(yù)處理
[0095]將玄武巖纖維織物、丙酮、去離子水在常溫下按比例均勻混和，放入超聲機(jī)中處理3h，以洗去玄武巖纖維織物表面的上漿劑以及使其表面水解產(chǎn)生硅羥基，之后將其置于40℃的烘箱中干燥2h得到預(yù)處理玄武巖纖維織物。玄武巖纖維織物在整個(gè)體系中的質(zhì)量占比為70％，丙酮與去離子水的質(zhì)量比為1:5。
[0096](2)化學(xué)接枝法制備含接枝鏈的玄武巖纖維織物
[0097]將預(yù)處理玄武巖纖維織物與二苯基二甲氧基硅烷按比例混合均勻，置于90℃的溫度下反應(yīng)6h得到含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系。預(yù)處理玄武巖纖維織物與二苯基二甲氧基硅烷的質(zhì)量比為4:1。
[0098](3)含接枝鏈的玄武巖纖維織物的擴(kuò)鏈反應(yīng)
[0099]往含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系中加入一定量的去離子水，置于50℃的溫度下，采用氨水溶液作為pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH為8，反應(yīng)2h，之后將玄武巖纖維織物置于去離子水中洗滌30min，再置于40℃的烘箱中干燥1h得到改性玄武巖纖維織物。去離子水的質(zhì)量約占總體質(zhì)量的25％。
[0100](4)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備
[0101]采用熱壓成型工藝，將玄武巖纖維織物與聚醚醚酮按70:30的質(zhì)量比鋪層，置于330℃中，于7MPa下熱壓15min，取出即可得到層狀玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料；將3層上述層狀復(fù)合材料再按照上述熱壓成型工藝進(jìn)行熱壓成型。
[0102]實(shí)施例3
[0103](1)玄武巖纖維織物預(yù)處理
[0104]將玄武巖纖維織物、乙醇、去離子水在常溫下按比例均勻混和，放入超聲機(jī)中處理6h，以洗去玄武巖纖維織物表面的上漿劑以及使其表面水解產(chǎn)生硅羥基，之后將其置于60℃的烘箱中干燥1h得到預(yù)處理玄武巖纖維織物。玄武巖纖維織物在整個(gè)體系中的質(zhì)量占比為90％，乙醇與去離子水的質(zhì)量比為1:2。
[0105](2)化學(xué)接枝法制備含接枝鏈的玄武巖纖維織物
[0106]將預(yù)處理玄武巖纖維織物與二苯基硅二醇按比例混合均勻，置于120℃的溫度下反應(yīng)4h得到含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系。預(yù)處理玄武巖纖維織物與三甲氧基苯基硅烷的質(zhì)量比為8:1。
[0107](3)含接枝鏈的玄武巖纖維織物的擴(kuò)鏈反應(yīng)
[0108]往含接枝鏈的玄武巖纖維織物體系中加入一定量的去離子水，置于70℃的溫度下，采用稀鹽酸作為pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH為4，反應(yīng)1h，之后將玄武巖纖維織物置于去離子水中洗滌20min，再置于80℃的烘箱中干燥2h得到改性玄武巖纖維織物。去離子水的質(zhì)量約占總體質(zhì)量的40％。
[0109](4)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備
[0110]采用熱壓成型工藝，將玄武巖纖維織物與聚醚醚酮按80:20的質(zhì)量比鋪層，置于310℃中，于6MPa下熱壓20min，取出即可得到層狀玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料；將9層上述層狀復(fù)合材料再按照上述熱壓成型工藝進(jìn)行熱壓成型。
[0111]對(duì)比例
[0112]本對(duì)比例與實(shí)施例2基本相同，不同之處僅在于：
[0113]采用未經(jīng)處理的玄武巖纖維織物與聚醚醚酮復(fù)合。
[0114]實(shí)驗(yàn)例1
[0115]a.將對(duì)比例、實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3所制備復(fù)合材料于150℃處理12h后測(cè)得的拉伸強(qiáng)度。
[0116]b.將對(duì)比例、實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3所制備復(fù)合材料于室溫下在2mol/L的NaCl溶液中處理72h后測(cè)得的拉伸強(qiáng)度。
[0117]將測(cè)試結(jié)果記錄至表1中。
[0118]表1玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度
[0119]
[0120]從表2可看出，本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例提供的制備方法制得的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度明顯大大高于對(duì)比例，說明將玄武巖纖維進(jìn)行改性處理后再與聚醚醚酮復(fù)合能顯著提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度；并且本申請(qǐng)實(shí)施例制得的復(fù)合材料經(jīng)過高溫處理和鹽處理后的，其拉伸強(qiáng)度未出現(xiàn)明顯下降，而對(duì)比例的復(fù)合材料經(jīng)高溫處理和鹽處理后其拉伸性能明顯降低。
[0121]實(shí)驗(yàn)例2
[0122]將實(shí)施例2制備過程中得到的改性玄武巖纖維織物進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，得到其紅外光譜圖，如圖2所示。從圖2中可看出，經(jīng)過本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆椒ǜ男蕴幚砗?，能使得玄武巖纖維織物上具有羥基、苯環(huán)骨架、Si-C鏈以及Si-O-Si鏈。
[0123]實(shí)驗(yàn)例3
[0124]將實(shí)施例3和對(duì)比例制得的復(fù)合材料拉斷，拍攝斷裂截面的形貌圖，如圖3所示。圖中a圖為對(duì)比例制得的復(fù)合材料拉斷后截面的形貌圖，圖中b圖為實(shí)施例2制得的復(fù)合材料拉斷后截面的形貌圖。從圖2中可看出，對(duì)比例制得的復(fù)合材料拉斷后的玄武巖纖維表面幾乎沒有附著聚醚醚酮，而實(shí)施例2制得的復(fù)合材料拉斷后的玄武巖纖維表面仍舊附著有大量的聚醚醚酮，由此可見本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹苽浞椒ㄖ频玫膹?fù)合材料玄武巖纖維和聚醚醚酮之間具有較強(qiáng)的結(jié)合力。
[0125]綜上，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0126](1)本申請(qǐng)采用化學(xué)接枝改性，與在纖維表面直接涂覆改性劑等物理方法相比，化學(xué)接枝法提升界面性能的作用更加持久穩(wěn)定。
[0127](2)本申請(qǐng)?jiān)谛鋷r纖維上引入的線型鏈可提升其與聚醚醚酮的機(jī)械嚙合作用，使兩者的界面性能更加優(yōu)良。
[0128](3)本申請(qǐng)?jiān)谛鋷r纖維上引入的苯環(huán)可提升其與聚醚醚酮的相容性，使兩者相容性更加優(yōu)良，從而提升界面性能。
[0129](4)本申請(qǐng)?jiān)谛鋷r纖維上引入的苯環(huán)與硅氧硅鏈具有優(yōu)良的耐高溫性與耐腐蝕性能等，從而促進(jìn)實(shí)現(xiàn)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料界面的高性能化。
[0130](5)本申請(qǐng)的改性過程不引入脂肪鏈，可使改性玄武巖纖維適應(yīng)聚醚醚酮的加工溫度，解決改性玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料的加工問題。
[0131]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用.pdf
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“玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：無錫鈉科能源科技有限公司
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