[发明专利]一种玻璃纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种玻璃纤维复合材料，该玻璃纤维复合材料由以下重量份数的原料制备而成：环氧树脂：40‑60份；不饱和聚酯树脂30‑40份；改性玻璃纤维：60‑70份；改性蒙脱土：5‑10份；石墨：6‑15份；鸡羽毛纤维：1‑2份；引发剂：0.3‑0.5份；固化剂：0.5‑1份；本发明中通过对玻璃纤维进行改性，在玻璃纤维上生长带有羟基的超支化聚合物来改善环氧复合材料的机械性能；另外通过通过改性玻璃纤维表面的羟基以改善环氧基质和玻璃纤维中的交联密度，抑制了环氧基质的分段运动，从而提高复合材料的玻璃化转变温度；除了改善机械性能外，玻璃纤维还可以充当化学屏障，从而降低复合材料的吸水率。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种玻璃纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着世界对环境保护的关注日益增长，对回收和/或可再生原料的利用兴趣也随之增长，其中天然纤维尤为突出，天然纤维复合材料的第一批专利可追溯到六十年代；在六十年代和八十年代，合成纤维因其更好的性能和经济方面的优势而取代了天然纤维，从九十年代开始，对环境问题的关注引起了人们对这些复合材料的兴趣。在过去的几十年中，使用天然纤维、合成纤维增强聚合物复合材料的研究在研发方面已获得了可观的投资。

玻璃纤维属于无机纤维材料，用它增强树脂可制得性能优良的复合材料，玻璃纤维种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高、导热系数低、吸音性能强等优异性能，近年来被广泛地应用于航空航天、军事化工等多个领域，但缺点是性脆、耐磨性较差、聚合性能不佳，这些缺点制约了它在很多领域内的使用，想要增加其使用范围就需要对其进行复合改性处理。

环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。人们一直致力于提高环氧树脂的机械性能，最近，纤维增强的环氧复合材料引起了很多关注，研究表明，少量的纤维分散在环氧树脂中，可以实现机械性能的显着改善。与非增强材料或原始材料相比，将纤维掺入环氧基质具有许多优势，但是纤维(天然纤维或合成纤维)的显着缺点是其与环氧基质的弱结合，由于纤维与基质之间存在不相容性，这降低了复合材料的性能。虽然可以通过化学修饰纤维表面以使其具有牢固的粘合性来克服此缺陷，但目前的方法中性能改进不明显且改进方法比较困难。

发明内容

为了部分解决上述技术问题，本发明提供一种玻璃纤维复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案，一种玻璃纤维复合材料，该玻璃纤维复合材料由以下重量份数的原料制备而成：环氧树脂：40-60份；不饱和聚酯树脂30-40份；改性玻璃纤维：60-70份；改性蒙脱土：5-10份；石墨：6-15份；鸡羽毛纤维：1-2份；引发剂：0.3-0.5份；固化剂：0.5-1份；上述改性玻璃纤维通过以下步骤制备得到：(1)将玻璃纤维在400℃的条件下加热30min，以去除表面的杂质；(2)将经过步骤(1)处理过的玻璃纤维在105℃下用双氧水溶液处理6h；(3)然后将经过步骤(2)处理过的玻璃纤维加入装有甲苯的烧瓶中，在回流状态下进行机械搅拌使玻璃纤维完全的分散在甲苯中；(4)向步骤(3)中的甲苯溶液中加入硅烷偶联剂，并在90℃、氩气流条件下回流处理24h，得到混合物A；(5)将琥珀酸酐和二乙醇胺的混合物B在70℃的条件下搅拌2h，并将经过步骤(4)处理过的混合物A缓慢加入到混合物B中，然后升温至120℃并在120℃的条件下搅拌10h；(6)随后将反应冷却至室温，并在索氏提取器中用甲苯洗涤12h，然后用乙醇洗涤残余的甲苯，再用二甲基乙酰胺过滤三次，并在80℃下真空条件下干燥12h，得到改性玻璃纤维。