[发明专利]一种耐侵蚀高模量玻璃纤维材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐侵蚀高模量玻璃纤维材料及其制备方法，属于无机非金属材料技术领域。在本发明技术方案中，通过改性纤维的添加阻止了裂纹的继续扩展，在此基础上，在玻璃在以离子交换为主的酸液腐蚀问题中，由于腐蚀界面会产生一定的拉应力并促使裂纹的产生，裂纹所产生的新表面使腐蚀逐渐深入到表面内层，降低了材料的抗腐蚀能力，称为应力腐蚀，所以本发明制备的纤维材料可以有效抑制或减小腐蚀裂纹这样，从本质上改善制备的玻璃材料中的致密结构，使其具有优异的密实性能，材料内部无法有效渗透腐蚀性物质，从而在提高材料性能的同时，改善材料的耐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种耐侵蚀高模量玻璃纤维材料及其制备方法，属于无机非金属材料技术领域。

背景技术

玻璃纤维是一种具有独特功能的无机非金属材料，具备绝缘性好、耐热性强、吸湿性小、伸长小以及不燃等特点，同时具有优异的力学性能、介电性能和化学稳定性。因此，玻璃纤维可用于复合材料增强、电绝缘、绝热保温和吸声等方面，在建筑、交通、环保、电子通讯、医疗器械、体育器材、航空、航天以及兵器工业等领域广泛应用。高强度高模量玻璃纤维的弹性模量一般大于80GPa，而拉伸强度超过了4000MPa，与无碱玻璃纤维相比而言，高强度高模量玻璃纤维的抗冲击性能和耐疲劳性能分别高出2倍和10倍，并且软化点提高了100℃以上。另外，高强度高模量玻璃纤维在成形加工、化学稳定性和耐热性等方面也具有显著的优势。因此，高强度高模量玻璃纤维在航空航天、舰船与鱼雷等武器、风机叶片、建筑与交通、电子通讯以及体育和医疗器械等领域的应用十分广泛。

凭借自身良好的抗冲击性能、较大的断裂伸长量以及优异的力学性能等优点，高强度高模量玻璃纤维成为了一种用于吸收能量的材料，在武器装备方面广泛应用于舰艇、鱼雷、火箭、防弹服及防弹装甲等。在风力发电中，单台风力机组的发电量与风力叶片的长度的平方成正比。因此，提高单台风力涡轮机容量需要增加风力叶片的长度，提高发电效率从而降低风力发电的成本。而风力叶片长度增加意味着在强风时叶片变形、弯曲以及折断或者与其它装置相碰的概率增大，这就需要风力叶片具有更高的强度和模量以及更好的抗冲击性能。高强度高模量玻璃纤维可以满足这些需求，所以其在风力发电中的应用更加广泛。 在建筑领域，高强度高模量玻璃纤维凭借其优异的力学性能、化学稳定性以及绝缘等性能，在地铁、煤路等紧急逃生通道以及海水、淡水腐蚀性介质环境中均有广泛的应用。在交通领域，高强度高模量玻璃纤维对于车辆的轻型化具有促进作用，同时，玻璃纤维的耐高温性能使其在消音器及汽车的发动机壳等方面均有应用。此外，高强度高模量玻璃纤维作为增强材料在滑雪板、帆船、球拍、自行车等体育设施与器材方面均有应用。高强度高模量玻璃纤维良好的化学稳定性和耐高温性使其在工业窑炉脱硫、除尘等以及作为用于除去汽车尾气中氮氧化物的催化剂载体材料等环保方面也有应用。

在实际使用过程中，高模量玻璃纤维除了要满足产品机械性能要求，其使用寿命和安全性能也很重要。由于现代工业环境下不可避免的酸雨影响，除了机械劳损外，高模量玻璃纤维的耐腐蚀性也是影响其使用寿命的重要因素。所以为增强材料的玻璃纤维的耐蚀性对高模量玻璃纤维的耐腐蚀性有很大影响，所以制备一种具有优异耐侵蚀性能的高模量玻璃纤维材料很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐侵蚀高模量玻璃纤维材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐侵蚀高模量玻璃纤维材料及其制备方法，该耐侵蚀高模量玻璃纤维材料包括花岗岩粉末、铝溶胶硅烷偶联剂和改性纤维，所述的花岗岩粉末、铝溶胶硅烷偶联剂和改性纤维之间的重量份为：按重量份数计，花岗岩粉末为45～50份、铝溶胶为1～2份、硅烷偶联剂为1～2份和改性纤维为6～8份。

所述的改性纤维为石棉纤维经煅烧改性后包覆环氧树脂制备而成；通过材料的包覆改性，进一步提高填充材料的韧性强度，同时针状纤维能延长裂纹扩展路径，以此来吸收断裂能量，提高材料耐腐蚀性能。