玄武巖連續(xù)纖維浸潤(rùn)劑研制及其對(duì)纖維性能的影響.pdf

1、玄武巖纖維是一種新型的無(wú)機(jī)纖維，具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等一系列的優(yōu)點(diǎn)，但是無(wú)機(jī)材料的特性也使其與傳統(tǒng)的有機(jī)纖維相比具有脆性大，生產(chǎn)和使用過(guò)程中易于損傷的不足。本研究針對(duì)玄武巖纖維結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)和制備不同的浸潤(rùn)劑涂層，通過(guò)涂層改性技術(shù)的實(shí)施達(dá)到改善玄武巖纖維集束性、耐磨性以及對(duì)纖維起到柔化作用，進(jìn)而提高其力學(xué)性能，改善復(fù)合材料界面性能的目的。為我國(guó)玄武巖纖維制備技術(shù)水平的提高提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為玄武巖纖維復(fù)合材料的推廣應(yīng)用提供技

2、術(shù)支持。由此可見(jiàn)，本課題的研究對(duì)于玄武巖纖維這種新材料的開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用具有重要意義。
　　本論文主要采用環(huán)氧乳液、聚氨酯乳液和聚酯乳液為成膜劑，并加上一些助劑，配置成浸潤(rùn)劑。通過(guò)對(duì)浸潤(rùn)劑本身的表面能、粒度和穩(wěn)定性等測(cè)試，優(yōu)化浸潤(rùn)劑配方，評(píng)價(jià)每種浸潤(rùn)劑配方的性能。經(jīng)過(guò)研究表明：這四種通用浸潤(rùn)都十分穩(wěn)定，經(jīng)離心沉淀后，不會(huì)發(fā)生破乳現(xiàn)象。同時(shí)浸潤(rùn)劑的表面能都小于玄武巖纖維的表面能。表面張力越小，溶液在纖維表面鋪展系數(shù)越大，導(dǎo)致固-液面得

3、接觸角越小，浸潤(rùn)劑在纖維的表面鋪展的越好，這樣浸潤(rùn)劑在纖維表面形成的膜就越致密，這就能夠提高纖維的表面性能、力學(xué)性能和復(fù)合材料性能。在此基礎(chǔ)上，向浸潤(rùn)劑有機(jī)乳液中添加改性的無(wú)機(jī)納米粒子，但適量加入改性納米SiO2粒子對(duì)浸潤(rùn)劑的粒度分布、表面張力等影響不大，但可以看出改性的納米粒子在乳液分散的很均勻。
　　經(jīng)過(guò)對(duì)玄武巖纖維涂覆通用浸潤(rùn)劑，測(cè)試?yán)w維力學(xué)性能和復(fù)合材料性能。如斷裂強(qiáng)力，復(fù)絲拉伸性能以及復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度等性能。經(jīng)研究表

4、明：環(huán)氧主成膜劑，存在活潑的環(huán)氧基團(tuán)和極性較強(qiáng)的羥基，在成膜后膜粘度較高，絲與絲之間的抱合緊密，使纖維具有良好的集束性，因此纖維斷裂強(qiáng)度較高。而聚氨酯成膜劑，單纖維間主要是靠分子間范德華力集束，集束強(qiáng)度弱，且其表面的基團(tuán)較多，極性大，集束性較弱，能與樹(shù)脂的相容性也很好，相同時(shí)間內(nèi)吸附的樹(shù)脂的質(zhì)量都很大，因此此類(lèi)浸潤(rùn)劑處理過(guò)的纖維與樹(shù)脂復(fù)合之后的層間剪切強(qiáng)度很大。但是聚氨酯型涂層在堿環(huán)境中容易水解，所以該涂層的耐堿性能差。聚酯在作為成膜劑