專利名稱：提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法及稀土處理液的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是一種復合材料的改性方法，具體地說是一種高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料的改性方法。本發(fā)明也涉及一種用于復合材料的改性的稀土處理液。
背景技術(shù)：
玄武巖纖維是一種以純天然玄武巖礦石為原料，將礦石破碎后加入熔窯中，經(jīng)高溫熔融拉絲而制成的新型礦物纖維。它具有力學性能好、熱穩(wěn)定性能佳、彈性模量高、耐酸堿腐蝕、吸濕性低等優(yōu)異的性能。此外，玄武巖纖維的生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過程清潔，其主要成份與土壤相似，在自然環(huán)境中可全部降解為土壤母質(zhì)，是一種取之于自然、又能回歸于自然的很有開發(fā)前景的生態(tài)環(huán)境材料。維也納科技大學的A. Bart在比較了玄武巖纖維與玻璃纖維和碳纖維的性能之后，指出玄武巖纖維及其復合材料完全能夠進入目前由玻璃纖維和碳纖維主導的市場。在連續(xù)玄武巖纖維增強樹脂基復合材料體系中，玄武巖纖維起到了增強體的作用，樹脂基體起到了連接增強體和傳遞載荷的作用，而介于玄武巖纖維與樹脂基體之間的界面層則起到了紐帶的作用，它是纖維增強體發(fā)揮有效作用的橋梁。當復合材料受到外部載荷作用的時候，基體將通過界面把載荷傳遞給纖維增強體，從而使玄武巖纖維與基體形成一個有效發(fā)揮綜合性能的整體。若纖維與樹脂基體的粘結(jié)性不好，則樹脂不能將所承受的應力傳遞到纖維增強體上，而且還會導致復合材料內(nèi)部裂紋萌生，致使材料性能劣化。與其他高性能纖維類似，玄武巖纖維表面呈化學惰性，與樹脂間的界面粘結(jié)效果不理想，極大地影響了材料優(yōu)異性能的發(fā)揮。因此，必須選用適當?shù)姆椒▽π鋷r纖維的表面及其復合材料的界面進行改性處理，從而增加纖維與樹脂基體之間的結(jié)合強度，以提高玄武巖纖維與環(huán)氧基體之間的界面結(jié)合強度，獲得具有優(yōu)良力學性能的玄武巖纖維/環(huán)氧復合材料。目前，針對玄武巖纖維表面與界面改性的方法主要有偶聯(lián)劑改性、等離子體改性、涂層改性、酸堿刻蝕改性等。盡管玄武巖纖維表面改性處理方法各不相同，但其目的都是通過改善纖維與基體間的結(jié)合狀態(tài)來提高復合材料的界面結(jié)合性能，進而提高復合材料的力學性能。但是，與碳纖維和玻璃纖維等高技術(shù)纖維相比，對玄武巖纖維表面改性的研究還不夠成熟、不成體系。而且，有些方法對纖維損傷較大、形成的界面效果不理想，嚴重影響了玄武巖纖維/樹脂基復合材料整體性能的提高，制約了玄武巖纖維復合材料的發(fā)展與應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面的強韌性能，增加復合材料的整體力學性能的提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法所用的稀土處理液。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
(I)將玄武巖纖維在450_500°C溫度下烘烤O. 2-0. 5小時；(2)將所述玄武巖纖維置于稀土處理液中，在超聲波環(huán)境下浸泡I. 5-2小時，過濾后烘干；所述的稀土處理液的重量分數(shù)組成為1-9份稀土化合物、15-25份乙醇、46-68份去離子水、1-10份乙二胺四乙酸二鈉、1-3份尿素和1-2份硝酸。本發(fā)明還可以包括所述的稀土化合物為氯化鈰、氯化鑭或者氯化鈰和氯化鑭的混合物。所述的玄武巖纖維為纖維絲和纖維布。經(jīng)本發(fā)明的方法處理后的玄武纖維與環(huán)氧樹脂很合制成纖維板，然后采用模壓固化方法使復合材料板固化成形。所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。本發(fā)明具有顯著的界面強韌化效果。在玄武巖纖維/環(huán)氧復合材料的界面結(jié)構(gòu)中 引入稀土元素，可以改善復合材料的界面結(jié)合強度，從而增加了復合材料的整體力學性能。采用本發(fā)明方法制備的玄武巖纖維/環(huán)氧復合材料的拉伸性能提高了近30%。本發(fā)明方法工藝簡單、成本低廉、節(jié)能環(huán)保。
具體實施例方式下面舉例對本發(fā)明作進一步描述具體實施方式
一一、將BF-13型單向玄武巖纖維布放在450_500°C電阻爐中烘烤
O.5小時，去除表面膠脂層；二、采用9份氯化鑭、25份乙醇、68份去離子水、10份乙二胺四乙酸二鈉、3份尿素、2份硝酸配置稀土溶液；三、將玄武巖纖維放入稀土溶液中，在超聲波環(huán)境下浸泡I. 5小時；四、采用E-51環(huán)氧樹脂配置成環(huán)氧膠液，將處理后的纖維和環(huán)氧樹脂復合，制成單向纖維預浸料，控制厚度2mm，在不銹鋼模具中加壓固化成形。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是稀土溶液由I份氯化鑭、15份乙醇、46份去離子水、I份乙二胺四乙酸二鈉、I份尿素、I份硝酸配置稀土溶液；具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是稀土溶液由5份氯化鑭、20份乙醇、60份去離子水、5份乙二胺四乙酸二鈉、2份尿素、I. 5份硝酸配置稀土溶液；具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是稀土化合物由9份氯化鋪組成。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
二不同的是稀土化合物由I份稀土混合物組成。在這I份中，稀土氯化鈰含量為O. 25份、稀土氯化鑭含量為O. 75份。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
二不同的是由I份稀土混合物組成。在這I份中，稀土氯化鈰含量為O. 5份、稀土氯化鑭含量為O. 5份。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是環(huán)氧膠液由環(huán)氧618組成。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一不同的是采用BF-13型玄武巖纖維絲，經(jīng)濕法纏繞制成復合材料單向板，然后加壓固化成形。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一不同的是米用BF-6型玄武巖纖維。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一不同的是稀土化合物由9份氯化鋪組成。
具體實施方式
i^一 本實施方式與具體實施方式
三不同的是稀土化合物由5份氯化鋪組成。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
二不同的是環(huán)氧膠液由環(huán)氧618組成。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
二不同的是采用BF-13型玄武巖纖維絲，經(jīng)濕法纏繞制成復合材料單向板，然后加壓固化成形。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
二不同的是采用BF-6型玄武巖纖維。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
三不同的是環(huán)氧膠液由環(huán)氧618組成。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
三不同的是采用BF-13型玄武巖纖維絲，經(jīng)濕法纏繞制成復合材料單向板，然后加壓固化成形。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
三不同的是采用BF-6型玄武巖纖維。
權(quán)利要求
1.一種提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法，其特征是 (1)將玄武巖纖維在450-500°C溫度下烘烤0.2-0. 5小時； (2)將所述玄武巖纖維置于稀土處理液中，在超聲波環(huán)境下浸泡I.5-2小時，過濾后烘干；所述的稀土處理液的重量分數(shù)組成為1_9份稀土化合物、15-25份乙醇、46-68份去離子水、1-10份乙二胺四乙酸二鈉、1-3份尿素和1-2份硝酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法，其特征是所述的稀土化合物為氯化鈰、氯化鑭或者氯化鈰和氯化鑭的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法，其特征是所述的玄武巖纖維為纖維絲和纖維布。
4.一種用于權(quán)利要求I所述的提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法的 稀土處理液，其特征是重量分數(shù)組成為1-9份稀土化合物、15-25份乙醇、46-68份去離子水、1-10份乙二胺四乙酸二鈉、1-3份尿素和1-2份硝酸。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種提高玄武巖纖維與環(huán)氧復合材料界面強韌性的方法及稀土處理液。(1)將玄武巖纖維在450-500℃溫度下烘烤0.2-0.5小時；(2)將所述玄武巖纖維置于稀土處理液中，在超聲波環(huán)境下浸泡1.5-2小時，過濾后烘干；所述的稀土處理液的重量分數(shù)組成為1-9份稀土化合物、15-25份乙醇、46-68份去離子水、1-10份乙二胺四乙酸二鈉、1-3份尿素和1-2份硝酸。本發(fā)明方法簡單易行、成本低廉、節(jié)能環(huán)保。采用本發(fā)明制備的玄武巖纖維/環(huán)氧復合材料具有優(yōu)異的力學性能。
文檔編號C08K7/10GK102702543SQ201210168839
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者吳濱, 宋以國, 李翀, 武明 申請人:哈爾濱工程大學