一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料及其成型工艺和应用
阅读：426发布：2021-05-18
专利汇可以提供一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料及其成型工艺和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种表面显现 纤维 原色纹路的 玄武岩 纤维增强环 氧 树脂 复合材料 及其成型工艺和应用。该成型工艺包括以下步骤：用咪唑啉型 润滑剂 浸湿玄武岩纤维织物；将浸湿后的玄武岩纤维织物干燥，获得防变色玄武岩纤维织物；采用防变色玄武岩纤维织物与 环氧树脂 加工成型，获得表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料；防变色玄武岩纤维织物至少处于复合材料的最外层。本 申请 采用咪唑啉型润滑剂浸润玄武岩纤维织物，使玄武岩纤维织物表面包裹一层咪唑啉型润滑剂的固体粉末，这层固体粉末能降低玄武岩纤维织物与环氧树脂之间的浸润性，从而在与环氧树脂加工成型后，所得的复合材料的表面能够显现玄武岩纤维原有的金黄色纤维纹路。，下面是一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料及其成型工艺和应用专利的具体信息内容。
1.一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维织物；
(2)将浸湿后的玄武岩纤维织物干燥，获得防变色玄武岩纤维织物；
(3)采用所述的防变色玄武岩纤维织物与环氧树脂加工成型，获得表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料；
其中，所述的防变色玄武岩纤维织物至少处于玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的最外层。
2.如权利要求1所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，步骤(1)中，将所述的咪唑啉型润滑剂用20-100℃的热水稀释后再浸湿玄武岩纤维织物。
3.如权利要求2所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，所述的热水的用量为咪唑啉型润滑剂用量的0-10倍。
4.如权利要求1所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，所述的玄武岩纤维织物为采用玄武岩纤维织成的平纹布、多轴向布、单向布、斜纹布或缎纹布。
5.如权利要求1所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，步骤(2)中，将浸湿后的玄武岩纤维织物置于常温下24h以上，实现干燥。
6.如权利要求1所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，其特征在于，步骤(2)中，将浸湿后的玄武岩纤维织物置于80-120℃下烘干至少
30min，实现干燥。
7.一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其特征在于，由如权利要求1-6中任意一项所述的成型工艺制备而成。
8.一种防变色玄武岩纤维织物，其特征在于，由以下方法制备而成：
(1)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维织物；
(2)将浸湿后的玄武岩纤维织物干燥，获得所述的防变色玄武岩纤维织物。
9.一种防变色玄武岩纤维，其特征在于，由以下方法制备而成：
(a)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维；
(b)将浸湿后的玄武岩纤维干燥，获得所述的防变色玄武岩纤维。
10.如权利要求7所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料在制作装饰材料中的应用。
一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合
材料及其成型工艺和应用
技术领域
背景技术
[0002] 玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石作为原料，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。玄武岩纤维具有一系列优异的性能：较高的抗拉强度、高耐腐蚀性及高化学稳定性、耐高温性、低吸湿性、绝缘性好、透波性能良好。因此，用连续玄武岩纤维增强的玻璃钢体的强度、热稳定性、电绝缘性均优于玻璃纤维增强材料，在机械制造、航空、船舶、汽车、建材、石化和化学等领域均具有很好的应用前景。
[0003] 玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料是目前使用较为广泛的复合材料。环氧树脂本身为透明液体，但现有的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的表面形态却各异。
[0004] 根据表面形态划分，目前常见的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料主要有两种。其中一种是在透明的环氧树脂中添加有一些固体颗粒物以改善其性能、满足某些特殊要求(例如添加具有阻燃性能的固体粉末可以使环氧树脂变为阻燃环氧树脂，应用于防火材料领域)，这类环氧树脂和玄武岩纤维制成的复合材料，表面是黑色的，且无法看见材料中的玄武岩纤维纹路。另外一种是直接采用透明的环氧树脂与玄武岩纤维、通过特殊工艺制成的复合材料，这类复合材料中的纤维纹路虽然清晰可见，但其中的玄武岩纤维却是呈黑色的。
[0005] 众所周知，玄武岩纤维本身的颜色是金黄色的，玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料完全呈黑色或显现黑色纤维纹路掩盖了玄武岩纤维本身所具有的美感。目前还未出现表面能显现玄武岩纤维本身的金黄色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，是装饰型复合材料中的一大空缺。
发明内容
[0006] 本申请的发明目的是提供一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料及其成型工艺。
[0007] 为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
[0008] 一种防变色玄武岩纤维，该防变色玄武岩纤维由以下方法制备而成：
[0009] (a)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维；
[0010] (b)将浸湿后的玄武岩纤维干燥，获得所述的防变色玄武岩纤维。
[0011] 申请人发现，现有采用玄武岩纤维与透明环氧树脂制成的复合材料，之所以表面通常显现黑色纹路、而不是玄武岩纤维本身的金黄色纹路，主要原因为包裹在玄武岩纤维表面的环氧树脂吸收了一部分玄武岩纤维反射的光线，从而使纤维纹路的颜色加深，这与衣服浸水后颜色变深的原理类似：当玄武岩纤维与环氧树脂浸润良好时，环氧树脂能均匀地包裹纤维，两者的界面非常复杂，从玄武岩纤维表面反射出的光线很难透过环氧树脂层，因此从表面看纤维纹路就是黑色的。
[0012] 在上述发现的基础上，申请人设想，当玄武岩纤维与环氧树脂的浸润并不良好时，两者的界面会变得相对平整，使纤维表面反射出的光线能较好地透过环氧树脂层，从而纤维纹路能较好地保持玄武岩纤维的原色。
[0013] 因此，本申请采用咪唑啉型润滑剂浸润玄武岩纤维，使玄武岩纤维表面包裹一层咪唑啉型润滑剂的固体粉末，这层固体粉末能降低玄武岩纤维与环氧树脂之间的浸润性，从而在与环氧树脂加工成型后，所得的复合材料的表面能够显现玄武岩纤维原有的金黄色纤维纹路。
[0014] 同理，本申请还提供了一种防变色玄武岩纤维织物，该防变色玄武岩纤维织物由以下方法制备而成：
[0015] (1)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维织物；
[0016] (2)将浸湿后的玄武岩纤维织物干燥，获得防变色玄武岩纤维织物。
[0017] 本申请中，该玄武岩纤维织物为采用玄武岩纤维织成的平纹布、多轴向布、单向布、斜纹布或缎纹布。
[0018] 采用上述的防变色玄武岩纤维或防变色玄武岩纤维织物与环氧树脂加工成型均能获得本申请的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料。
[0019] 具体地，一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的成型工艺，包括以下步骤：
[0020] (1)用咪唑啉型润滑剂浸湿玄武岩纤维织物；
[0021] 咪唑啉型润滑剂可以直接浸湿玄武岩纤维织物，也可以将所述的咪唑啉型润滑剂用20-100℃的热水稀释后再浸湿玄武岩纤维织物。
[0022] 借助热水的温度和热水对玄武岩纤维织物的良好浸润性，咪唑啉型润滑剂能够快速地渗透至玄武岩纤维织物的纤维缝隙中，实现对玄武岩纤维织物均匀、全面的包裹。
[0023] 作为优选，所述的热水的用量为咪唑啉型润滑剂用量的0-10倍。
[0024] 浸湿后，玄武岩纤维织物的颜色由金黄色转变为黑色。
[0025] (2)将浸湿后的玄武岩纤维织物干燥，获得防变色玄武岩纤维织物；
[0026] 干燥方法多样，可以将浸湿后的玄武岩纤维织物置于常温下24h以上，实现干燥；也可以将浸湿后的玄武岩纤维织物置于80-120℃下烘干至少30min，实现干燥。
[0027] 干燥后获得的防变色玄武岩纤维织物呈金黄色。
[0028] (3)采用所述的防变色玄武岩纤维织物与环氧树脂加工成型，获得表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料；
[0029] 其中，所述的防变色玄武岩纤维织物至少处于玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的最外层。
[0031] 获得的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料中的玄武岩纤维织物可以全部采用所述的防变色玄武岩纤维织物，也可以仅将所述的防变色玄武岩纤维织物设置在玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料中玄武岩纤维织物的最外层(里层的玄武岩纤维织物可以是普通的玄武岩纤维织物)，以保证复合材料的表面能显现玄武岩纤维原色纹路。
[0032] 一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，该复合材料即由所述的成型工艺制备而成。
[0033] 本申请还提供了所述的防变色玄武岩纤维在制作装饰材料中的应用。
[0034] 本申请还提供了所述的防变色玄武岩纤维织物在制作装饰材料中的应用。
[0035] 本申请还提供了所述的表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料在制作装饰材料中的应用。本申请的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料以环氧树脂为基体材料，以防变色的玄武岩纤维织物为增强材料。材料表面纤维纹路清晰可见，且显现玄武岩纤维特有的金黄色，填补了技术空白，大大地拓宽了玄武岩纤维在装饰型复合材料领域中的应用。
[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0037] 本申请采用咪唑啉型润滑剂浸润玄武岩纤维或纤维织物，使玄武岩纤维或纤维织物表面包裹一层咪唑啉型润滑剂的固体粉末，这层固体粉末能降低玄武岩纤维或纤维织物与环氧树脂之间的浸润性，从而在与环氧树脂加工成型后，所得的复合材料的表面能够显现玄武岩纤维原有的金黄色纤维纹路；本申请的防变色玄武岩纤维填补了技术空白，大大地拓宽了玄武岩纤维在装饰型复合材料领域中的应用。
具体实施方式
[0038] 下面列举具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0039] 实施例1
[0040] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0041] ①用等重量的80℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0042] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩平纹布(平纹布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层玄武岩平纹布即可。
[0043] ③将浸湿的玄武岩平纹布放置于100℃的烘箱中烘烤1h，至浸湿的玄武岩平纹布完全干燥，获得防变色玄武岩平纹布(变回金黄色)。
[0044] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0045] ⑤先用脱模剂处理平板模具，将防变色玄武岩平纹布放置于平板模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩平纹布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩平纹布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；最后将第二块用脱模剂处理过的平板模具盖在胚件上，将模具连同胚件放置于热压机中，以0.1MPa、100℃的条件，热压30min。
[0046] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料(本实施例中，具体为玄武岩纤维增强环氧树脂复合板)。
[0047] 实施例2
[0048] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0049] ①用3倍重量的60℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0050] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩平纹布(平纹布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层玄武岩平纹布即可。
[0051] ③将浸湿的玄武岩平纹布放置于120℃的烘箱中烘烤45min，至浸湿的玄武岩平纹布完全干燥，获得防变色玄武岩平纹布(变回金黄色)。
[0052] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0053] ⑤先用脱模剂处理平板模具，将防变色玄武岩平纹布放置于平板模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩平纹布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩平纹布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；最后将第二块用脱模剂处理过的平板模具盖在胚件上，将模具连同胚件放置于热压机中，以0.1MPa、100℃的条件，热压30min。
[0054] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料(本实施例中，具体为玄武岩纤维增强环氧树脂复合板)。
[0055] 实施例3
[0056] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0057] ①用5倍重量的20℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0058] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩缎纹布(缎纹布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层玄武岩缎纹布即可。
[0059] ③将浸湿的玄武岩缎纹布放置于80℃的烘箱中烘烤1.5h，至浸湿的玄武岩缎纹布完全干燥，获得防变色玄武岩缎纹布(变回金黄色)。
[0060] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0061] ⑤先用脱模剂处理平板模具，将防变色玄武岩缎纹布放置于平板模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩缎纹布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩缎纹布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；最后将第二块用脱模剂处理过的平板模具盖在胚件上，将模具连同胚件放置于热压机中，以0.1MPa、100℃的条件，热压30min。
[0062] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料(本实施例中，具体为玄武岩纤维增强环氧树脂复合板)。
[0063] 实施例4
[0064] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0065] ①用8倍重量的40℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0066] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩单向布(单向布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层玄武岩单向布即可。
[0067] ③将浸湿的玄武岩单向布放置于80℃的烘箱中烘烤1.5h，至浸湿的玄武岩单向布完全干燥，获得防变色玄武岩单向布(变回金黄色)。
[0068] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0069] ⑤先用脱模剂处理平板模具，将防变色玄武岩单向布放置于平板模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩单向布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩单向布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；最后将第二块用脱模剂处理过的平板模具盖在胚件上，将模具连同胚件放置于热压机中，以0.1MPa、100℃的条件，热压30min。
[0070] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料(本实施例中，具体为玄武岩纤维增强环氧树脂复合板)。
[0071] 实施例5
[0072] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0073] ①用10倍重量的100℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0074] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩单向布(单向布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层玄武岩单向布即可。
[0075] ③将浸湿的玄武岩单向布放置于室温下直至浸湿的玄武岩单向布完全干燥(30h)，获得防变色玄武岩单向布(变回金黄色)。
[0076] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0077] ⑤先用脱模剂处理平板模具，将防变色玄武岩单向布放置于平板模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩单向布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩单向布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；最后将第二块用脱模剂处理过的平板模具盖在胚件上，将模具连同胚件放置于热压机中，以0.1MPa、100℃的条件，热压30min。
[0078] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料(本实施例中，具体为玄武岩纤维增强环氧树脂复合板)。
[0079] 实施例6
[0080] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0081] ①用等重量的80℃热水稀释咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0082] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩平纹布(平纹布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层平纹布即可。
[0083] ③将浸湿的玄武岩平纹布放置于100℃的烘箱中烘烤1h，至浸湿的玄武岩平纹布完全干燥，获得防变色玄武岩平纹布(变回金黄色)。
[0084] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0085] ⑤先用脱模剂处理模具，并将防变色玄武岩斜纹布放置于模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩斜纹布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩斜纹布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；用密封胶条将真空袋粘在模具上，使胚件被完全包裹，用真空泵将真空袋和模具之间的气体抽出，利用大气压力使玄武岩斜纹布和环氧树脂混合物紧密结合。最后，将模具连同胚件一起放置于100℃烘箱中，保温30min。
[0086] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，该复合材料的形状与模具相一致。
[0087] 实施例7
[0088] 本实施例一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，其成型工艺包括以下步骤：
[0089] ①用咪唑啉型润滑剂，搅拌均匀，获得润滑剂混悬液。
[0090] ②用润滑剂混悬液浸湿玄武岩平纹布(平纹布浸湿后由金黄色变为黑色)，只需要处理一层平纹布即可。
[0091] ③将浸湿的玄武岩平纹布放置于120℃的烘箱中烘烤30min，至浸湿的玄武岩平纹布完全干燥，获得防变色玄武岩平纹布(变回金黄色)。
[0092] ④配制环氧树脂混合物，配制比例为环氧树脂：丁二酯：三乙烯四胺＝100：10：10，搅拌均匀。
[0093] ⑤先用脱模剂处理模具，并将防变色玄武岩斜纹布放置于模具上；然后将环氧树脂混合物均匀涂覆在防变色玄武岩斜纹布上，再在环氧树脂混合物层上方铺一层普通的玄武岩斜纹布，并涂覆环氧树脂，如此循环9次，获得胚件；用密封胶条将真空袋粘在模具上，使胚件被完全包裹，用真空泵将真空袋和模具之间的气体抽出，利用大气压力使玄武岩斜纹布和环氧树脂混合物紧密结合。最后，将模具连同胚件一起放置于100℃烘箱中，保温30min。
[0094] ⑥冷却至室温后，取出产品，即为本实施一种表面显现纤维原色纹路的玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料，该复合材料的形状与模具相一致。
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