[发明专利]一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法，该方法包括：按配比将环氧树脂与氰酸酯树脂搅拌混合，加入增韧剂，再加入固化催化剂，搅拌混合，形成环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂；将环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂与玄武岩纤维制成预浸料；以及铺层、固化，得到玄武岩纤维复合材料。制备的玄武岩复合材料的力学性能和耐热性大大增强，并且降低了成本，可以广泛应用于工业、建筑、汽车、航空等领域。

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地，涉及一种玄武岩纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

氰酸酯树脂(CE)是含有两个或两个以上氰酸酯官能团(-OCN)的新型高性能树脂，其具有高的耐热性、低的介电常数和介电损耗等优异性能，能够满足航空航天领域结构/功能复合材料的要求，是一种高性能的基体树脂。

但是，目前存在的环氧树脂/氰酸酯复合材料体系中主要用普通双酚A型环氧树脂与氰酸酯树脂反应，而双酚A型环氧树脂的耐热性明显低于氰酸酯树脂的耐热性，因此会牺牲氰酸酯树脂的耐热性。

同时，现有的复合材料中的增强体主要是碳纤维和玻璃纤维，碳纤维具有很高的比强度，但成本高，主要应用于军事工业领域；玻璃纤维成本低，在军事工业及民用领域均有广泛的应用，但玻璃纤维不耐高温，当温度高于400℃，强度损失严重，几乎无强度保留。

发明内容

本发明采用官能度大于3的环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂，有效保持了树脂体系耐热性；此外，增强体采用高性能的玄武岩纤维，该纤维是一种环保纤维，力学强度高，来源丰富，具有优异的化学稳定性，并且耐热性好，使用温度可达650℃，与高性能树脂复合而成的复合材料进一步提高了该复合材料力学性能和耐热性，并且制备过程中采用热熔法制备预浸料，生产效率高、质量稳定且成本低。

本发明提供了一种玄武岩纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按配比将环氧树脂与氰酸酯树脂搅拌混合，加入增韧剂，再加入固化催化剂，搅拌混合，真空脱气，形成环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂；将环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂与玄武岩纤维制成预浸料；以及铺层、固化，得到玄武岩纤维复合材料。

在上述制备方法中，环氧树脂与氰酸酯树脂的质量比为6～8:2～4。

在上述制备方法中，环氧树脂与氰酸酯树脂的质量比为7:3。

在上述制备方法中，环氧树脂为二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺、四环氧丙基甲撑二苯胺或环氧化间苯二甲胺。

在上述制备方法中，氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚M型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂或双酚F型氰酸酯树脂。

在上述制备方法中，环氧树脂与氰酸酯树脂在80～100℃的温度下搅拌混合至混合均匀。

在上述制备方法中，增韧剂为聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜和聚醚酮的一种或多种。

在上述制备方法中，增韧剂的质量为环氧树脂和氰酸酯树脂总质量的25～35％。

在上述制备方法中，固化催化剂为辛酸锰、辛酸铜、辛酸锌、辛酸铬的一种或多种。

在上述制备方法中，固化催化剂的质量为环氧树脂和氰酸酯树脂总质量的0.8～1.2％。

在上述制备方法中，通过热熔法将环氧树脂增韧改性氰酸酯树脂与玄武岩纤维制成预浸料。

在上述制备方法中，玄武岩纤维为玄武岩单向织物。

在上述制备方法中，固化的压力为1～2MPa；固化的温度为100～150℃；固化的时间为1～3h。

本发明还提供了一种根据以上制备方法制备的玄武岩纤维复合材料。