[发明专利]一种改性的玄武岩复合材料及制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及玄武岩纤维领域，特别是涉及一种加入海泡石后经熔化、拉丝工艺制备的改性玄武岩复合材料。

背景技术

玄武岩、珍岩、辉绿岩和角闪岩等火山岩是玄武岩纤维的原材料，这类火山岩是熔融岩浆硬化和结晶等物理化学过程的产物，在地球上分布十分广泛。一般玄武岩熔化温度在1500℃以下，它们在熔化时发生氧化过程，使熔体的粘度降低，加速了熔化，在1300~1450℃温度范围内可拉丝制纤。玄武岩纤维具有低容量、低导热率、低吸湿率和良好化学稳定性，可替代昂贵与匮乏材料，也可替代玻璃纤维和石棉等材料，不产生石棉相关的环境问题。玄武岩纤维原料成本低、能耗少、生产过程清洁，是一种生态环境材料。

目前玄武岩纤维的用途很多，不仅应用于工业、农业、建筑业，还用于航空、造纸、化工、医疗、交通和军事等方面，随着人们对玄武岩纤维的深入研究，将广泛应用于尖端技术领域的高强度、耐高温、防辐射等复合材料的合成和制备。

但是玄武岩纤维本身具有的良好的化学耐久性、柔韧性和耐热强度一定程度上限制了它的应用范围，不利于其今后的发展，而且在拓展市场方面也有一定的局限性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种改性的玄武岩复合材料及制备方法，能够影响玄武岩纤维的性能，改变玄武岩的结构、化学组成及性质，使得玄武岩纤维的化学耐久性、柔韧性、耐酸碱性和耐热强度都有显著的提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改性的玄武岩复合材料，包括：重量比为10~20%的玄武岩颗粒和海泡石颗粒混合料，所述玄武岩颗粒中包括：45.5%SiO₂，7.2%MgO，8.1%CaO，15.2%Al₂O₃，18.8%灰黑色Fe_mO_n，所述海泡石颗粒中包括：0.94% CaO，0.16%Al₂O₃，24.5%MgO，54.3%SiO₂，0.37%Fe₂O₃。

在本发明一个较佳实施例中，所述玄武岩复合材料呈网状结构且表面呈光滑的圆柱状。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种改性的玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩（45.5%SiO₂，7.2%MgO，8.1%CaO，15.2%Al₂O₃，18.8%灰黑色Fe_mO_n）进行粉碎为颗粒；

按10~20%的重量比例在玄武岩颗粒中加入海泡石（0.94% CaO，0.16%Al₂O₃，24.5%MgO，54.3%SiO₂，0.37%Fe₂O₃）颗粒并均匀混合；

将混合好的颗粒装入熔炉中进行熔化处理；

完全熔化后经冷却器降温处理后将复合材料拉丝制成改性的玄武岩纤维。

在本发明一个较佳实施例中，所述粉碎后的颗粒大小为2.5mm。 

在本发明一个较佳实施例中，所述熔化温度为1500℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述拉丝温度为1350℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述复合材料的直径为3~100μm。

本发明的有益效果是：本发明在玄武岩中加入了海泡石，制成的改性玄武岩复合材料具有：（1）提高了玄武岩纤维的耐酸碱性能及化学耐久性能，改性后玄武岩复合材料中的酸性、碱性氧化物含量减少，不易被侵蚀；（2）增大了玄武岩纤维的耐热强度；（3）增强了玄武岩纤维的柔韧性，不容易变脆；（4）扩大了玄武岩纤维的应用领域，市场前景非常广阔。

具体实施方式

本发明一种改性的玄武岩复合材料实施例包括：重量比为10~20%的玄武岩颗粒和海泡石颗粒混合料，10~20%范围内的重量比能够最大化的提高玄武岩纤维的化学耐久性、稳定性和表面张力并且有利于改性玄武岩复合材料的工艺操作。

进一步，玄武岩颗粒中包括：45.5%SiO₂，7.2%MgO，8.1%CaO，15.2%Al₂O₃，18.8%灰黑色Fe_mO_n。