[发明专利]一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料领域，具体涉及一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过纺丝工艺制备而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，而且，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(简称PBT）又名聚四亚甲基对苯二甲酸酯，是通过对苯二甲酸和1，4-丁二醇缩聚制成的聚酯。最重要的热塑性聚酯，五大工程塑料之一，具有耐热性好、韧性好、耐疲劳，自润滑、低摩擦系数等优点；但由于聚对苯二甲酸丁二醇酯中酯基活泼性好，导致聚对苯二甲酸丁二醇酯材料存在不耐强酸、强碱，可燃，高温下分解的缺陷，因此，在使用时多不使用纯的聚对苯二甲酸丁二醇酯材料，聚对苯二甲酸丁二醇酯材料需要进行阻燃、耐腐蚀、耐高温等增强复合改性处理后才能进行应用。现今对聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的纤维增强改性主要采用玻璃纤维材料进行改性处理，改性效果显著，但玻璃纤维生产成本高、环境污染大，严重限制了玻璃纤维在聚对苯二甲酸丁二醇酯材料改性中的应用，因此，采用无毒、无污染、来源广泛、性能优异、稳定好的玄武岩纤维材料来替代玻璃纤维对聚对苯二甲酸丁二醇酯材料进行增强，从而得到的玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料是聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料发展的新方向。但由于玄武岩纤维为无机材料，而聚对苯二甲酸丁二醇酯为高分子有机材料，两者相容性差，且玄武岩纤维自身结构和性能稳定，纤维表面光滑、表面活性位点少，造成玄武岩纤维在改性过程中更难以与聚对苯二甲酸丁二醇酯材料进行化学键合和机械铆合，即玄武岩纤维在聚对苯二甲酸丁二醇酯材料中是独立存在，对聚对苯二甲酸丁二醇酯材料增强效果不佳，玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料性能差的缺陷，提供一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法；本发明先利用改性剂对玄武岩纤维进行表面改性处理，使纤维表面粗糙度增加并形成大量活性位点和活性基团，从而增加玄武岩纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的相容性，使玄武岩纤维能与聚对苯二甲酸丁二醇酯材料进行化学键合和机械铆合，再将经过改性处理的玄武岩纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯材料复合得到性能更优异的玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）预处理：将玄武岩纤维用改性剂进行预处理得改性玄武岩纤维；

（2）复合：将改性玄武岩纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯材料进行复合处理，得到玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料。

上述一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，步骤1中所述的改性剂包括次磷酸盐、强碱和顺丁烯二酸盐；所述改性剂能对玄武岩纤维表面腐蚀、活化，形成粗糙表面，并接枝多种活性基团，使纤维表面形成大量活性位点和活性基团，从而能与聚对苯二甲酸丁二醇酯进行化学键合和机械铆合；所述的机械铆合是指基体材料通过收缩应力包紧粗糙表面的纤维而产生的摩擦结合。

优选的，所述的改性剂包括2-5重量份的次磷酸盐、5-10重量份的强碱、10-15重量份的顺丁烯二酸盐、60-100重量份的水，通过优选，改性剂对玄武岩纤维的改性程度易控制，对玄武岩纤维改性效果更好；最优选的，所述的改性剂包括3重量份的次磷酸盐、8重量份的强碱、12重量份的顺丁烯二酸盐、80重量份的水。

上述一种玄武岩纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，其中所述的次磷酸盐为二甲基次磷酸盐、乙基甲基次磷酸盐、甲基正丙基次磷酸盐、甲烷二甲基次磷酸盐、苯-1，4-二甲基次磷酸盐、甲基苯基次磷酸盐或二苯基次磷酸盐的一种或多种；所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；所述的顺丁烯二酸盐为顺丁烯二酸钠、顺丁烯二酸钾中的一种或两种。