[发明专利]一种连续玄武岩纤维表面处理剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种连续玄武岩纤维表面处理剂及其制备方法，表面处理剂主要包括成膜剂、润滑剂、偶联剂、相容剂。本发明采用聚丙烯接枝马来酸酐作为界面相容剂，一方面MAH能够与纤维表面发生酯化反应，降低纤维的极性，两者通过化学键结合在一起；另一方面，MAH能够与聚丙烯基团中大分子自由基反应而嵌入基体当中，这样纤维与基体就通过PP‑g‑MAH连接起来，形成强的界面结合。同时加入硅烷偶联剂，促进PP和纤维的亲和及界面结合力，改善纤维的工艺性能，保证纤维性能转化率和复合材料性能处于较高水平。本发明主要用于热塑性树脂与玄武岩纤维的界面改性领域，能充分发挥玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料的优异效果。

技术领域

本发明涉及一种连续纤维与热塑性树脂结合时表面处理剂的制备方法，更特别的说是连续玄武岩纤维与聚丙烯树脂之间的表面处理剂及其制备方法。

背景技术

连续纤维增强的热塑性树脂基复合材料由于具备性能高、成型速度快、可回收及循环利用等优点，近几年发展迅速。玄武岩纤维是继碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高性能纤维，是我国重点发展的高新技术纤维之一。我国是玄武岩纤维的主要生产及应用国家之一，然而目前在我国，玄武岩纤维还主要用于热固性树脂基复合材料，还没有成熟的、适用于热塑性树脂的玄武岩纤维及复合材料产品。热塑性树脂极性和反应活性低，与纤维的浸润性往往较差，并且难以形成化学键合，导致纤维与树脂界面性能差，纤维性能难以高效地转化为复合材料的性能，使得纤维和复合材料的应用效果严重受限。与目前大量应用的增强热塑性复合材料的玻璃纤维相比，玄武岩纤维的力学性能、耐腐蚀性能、低毒性、阻燃性能、绿色环保等均有优势，若能够开发出专用的适用于热塑性树脂的玄武岩纤维，则能够极大拓宽玄武岩纤维的应用领域，发挥其性能优势。对于玻璃纤维，针对每种热塑性树脂基体都有相应的纤维表面处理技术和玻纤产品，保证玻纤与基体的界面性能。玄武岩纤维与玻纤的成分组成及结构有明显差异，使玻璃纤维的表面处理技术不能直接用于玄武岩纤维，或直接使用的效果较差，有必要开发玄武岩纤维的专用表面处理剂，以提高其与热塑性树脂的浸润性和反应活性，这也是开发热塑性树脂用玄武岩纤维的技术核心。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于聚丙烯树脂基复合材料的连续玄武岩纤维表面处理剂及其制备方法，以克服目前热塑性树脂和玄武岩纤维界面性差的问题。

一种连续玄武岩纤维表面处理剂，包括100份去离子水、5～10份成膜剂、0.1～0.5份润滑剂、0.2～1.0份偶联剂和0.1～0.5份抗静电剂。

所述的成膜剂为聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)，其接枝率在0.5％～2％之间，并含有5～10％的乳化剂，乳化剂为司班-80或十二烷基硫酸钠等。

所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或者几种的组合溶液。

所述的润滑剂为阳离子氨或者改性硅油中的一种或几种的混合溶液。

所述的抗静电剂为季铵盐与磺酸胺中的一种或者几种的混合溶液。

一种连续玄武岩纤维表面处理剂的制备方法，包括下列步骤：在100重量份的去离子水中，加入5～10份成膜剂、0.1～0.5份润滑剂、0.2～1.0份的偶联剂和0.1～0.5份抗静电剂，并在温度为18～25℃下搅拌均匀制得表面处理剂。

一种经过表面处理的连续玄武岩纤维，使用上述表面处理剂对连续玄武岩纤维进行表面处理制备而成。

上述经过表面处理的连续玄武岩纤维的制备方法，包括下列步骤：将连续玄武岩纤维在牵引装置的作用下浸入放置了上述处理剂的储液槽或施胶辊上，牵引速度1～10m/min，连续玄武岩纤维上的表面处理剂含量可以通过牵引速度的改变进行调节，然后在80～140℃的温度下烘干30min～3h，得到经过表面处理的连续玄武岩纤维。