CN101759397B

CN101759397B - 钼纤维增强树脂混凝土材料

Info

Publication number: CN101759397B
Application number: CN2009102558045A
Authority: CN
Inventors: 张建华; 周卫
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN101759397A

Abstract

本发明属于复合材料领域，涉及一种钼纤维增强树脂混凝土材料。它包括胶粘剂基体、骨料；胶粘剂基体为由合成树脂、固化剂、稀释剂和增韧剂混合成的树脂体系，骨料为花岗岩颗粒或砂石颗粒；其特征是它还包括钼纤维，胶粘剂基体的质量分数范围为9％～20％，骨料的质量分数范围为77％～90％，钼纤维的质量分数范围为0.1％～3％。钼纤维采用快走丝电火花线切割加工报废的钼丝，清洗后剪切成为需要长度的钼纤维，如果采用表面光滑的钼纤维，则需要采取相应的处理方法对其进行表面处理，增强其与树脂间的结合强度，提高增强效果。该种复合材料具有优良的物理机械性能，比无纤维增强的树脂混凝土材料抗压强度提高15％～30％，可作为优良的机械基础件材料。

Description

钼纤维增强树脂混凝土材料

技术领域：

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种钼纤维增强树脂混凝土材料。

背景技术：

现代科技的发展对机械加工效率、精度和质量的要求越来越高，高速度和高精度成为现代机械加工技术的两大发展趋势，要求缩短加工时间和辅助时间，增加金属切除率和切削用量。切削用量的增大易引起加工过程中的振动，因此要求机床系统具有更好的动、静态性能和热稳定性、高阻尼等性能。解决振动问题的主要途径是优化机床结构和采用性能优良的新型材料。近年来机床的结构、设计和控制系统发展很快，但大部分机械基础件材料仍然是以铸铁和钢材为主，很难满足提高机床动、静态性能和热稳定性等要求，并且铸铁和钢铁材料的冶炼过程要消耗大量的能源，增加碳排放和环境污染。因此，开发性能优良的新型材料成为提高机械设备性能的重要途径之一。近年来，瑞士、德国等工业发达国家生产的高速、精密加工机床等设备的床身、立柱等正在逐渐采用树脂混凝土材料代替传统的铸铁材料，明显降低设备的振动，提高设备精度。树脂混凝土材料是以天然花岗石颗粒为骨料，以有机树脂作粘合剂的复合材料，具有优良的阻尼减振性能、低热膨胀系数、高耐腐蚀性能，以及较好的力学性能，其生产过程中不需要烧结，对环境基本上无污染，低消耗，有利于节能减排，但其抗压强度和抗拉强度等力学性能明显低于灰铸铁材料，限制了其大量推广应用。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种钼纤维增强树脂混凝土材料，明显提高树脂混凝土材料的物理机械性能，可作为优良的机械基础件材料。

本发明是通过以下方式实现的：

钼纤维增强树脂混凝土材料，包括胶粘剂基体、骨料；胶粘剂基体为由合成树脂、固化剂、稀释剂和增韧剂混合成的树脂体系，骨料为花岗岩颗粒或砂石颗粒；其特征是它还包括钼纤维，胶粘剂基体的质量分数范围为9％～20％，骨料的质量分数范围为77％～90％，钼纤维的质量分数范围为0.1％～3％。

上述钼纤维增强树脂混凝土材料，其特征是所述合成树脂为环氧树脂或不饱和聚酯树脂，优选环氧树脂，固化剂为乙二胺，稀释剂为丙酮，增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的胶粘剂基体中各组分的质量分数范围为：合成树脂60％～70％，固化剂20％～25％，增韧剂5％～11％，稀释剂5％～13％。所述的骨料粒径为0.1mm～10mm；所述的钼纤维为短纤维，随机取向分布在复合材料中，钼纤维长度范围为3～20mm。

所述的钼纤维增强树脂混凝土材料的制备方法包括以下步骤：

a)将花岗岩颗粒或砂石颗粒筛分，按粒径范围分为6个级别：0.1mm～0.6mm，0.6mm～2mm，2mm～3.5mm，3.5mm～5mm，5mm～7mm，7mm～10mm，将不同粒径级别的颗粒骨料清洗干净并干燥，然后根据不同粒径级别按一定质量比称取后混合均匀；b)称取钼纤维，最好是采用快走丝电火花线切割加工报废的钼丝，其表面上随机分布着一些凹痕，剪切成为需要长度的钼纤维，如果采用表面光滑的钼纤维，则需要采取相应的处理方法对其进行表面处理，以改善其增强效果；c)称取液态合成树脂、稀释剂、增韧剂和固化剂并混合成均匀的树脂体系，将钼纤维加入混合均匀的树脂体系，并搅拌使其分布均匀；d)将混合均匀的固体颗粒骨料加入到树脂体系和钼纤维的均匀混合物中，继续搅拌至骨料、钼纤维和树脂体系各组分分布均匀，再浇铸到模具中并固定到振动台上进行振动密实，至拌合物中不再明显有气泡冒出为止，振动频率范围为50～100Hz，振动振幅范围为0.2～2mm，持续振动的时间为10～30分钟；e)将振实后的复合材料在室温下养护3天，固化成型后开模，开模后继续室温养护10～15天。

本发明由于采用快走丝电火花线切割加工报废的钼丝剪切成为需要长度的钼纤维，其表面上随机分布着一些凹痕，与树脂之间的结合效果好，可以明显提高树脂混凝土材料的物理机械性能。根据实验测试结果，无纤维增强的树脂混凝土材料抗压强度为90～110MPa，加入钼纤维增强后，其抗压强度达到120～130MPa。钼纤维增强树脂混凝土材料具有优良的物理机械性能，比无纤维增强的树脂混凝土材料抗压强度提高15％～30％，可作为优良的机械基础件材料。

具体实施方式

下面给出本发明的三个最佳实施例。

实施例一

骨料：天然花岗岩颗粒8000g，其中：

0.1mm～0.6mm：1040g，占13％

0.6mm～2mm：1360g，占17％

2mm～3.5mm：1200g，占15％

3.5mm～5mm：1120g，占14％

5mm～7mm：1360g，占17％

7mm～10mm：1920g，占24％

胶粘剂基体975g，其中：环氧树脂660g，固化剂乙二胺200g，稀释剂丙酮55g，增韧剂邻苯二甲酸二丁酯60g。

直径为0.15mm的报废快走丝电火花线切割加工机床用钼丝，经清洗后剪切成为长度为8mm的钼纤维50g。

钼纤维增强树脂混凝土材料的制备工艺包括以下步骤：

a)将不同粒径级别的颗粒骨料清洗干净并干燥，然后根据不同粒径级别按上述质量比称取后混合均匀。

b)称取钼纤维。

c)称取液态合成树脂、稀释剂、增韧剂和固化剂并混合成均匀的树脂体系，将称取的钼纤维加入混合均匀的树脂体系，并搅拌使其分布均匀。

d)将混合均匀的固体颗粒骨料加入到树脂体系和钼纤维的均匀混合物中，继续搅拌至骨料、钼纤维和树脂体系各组分分布均匀，再浇铸到模具中并固定到振动台上进行振动密实，至拌合物中不再明显有气泡冒出为止.

e)振实后的复合材料在室温下养护3天，固化成型后开模，开模后继续室温养护10～15天。

通过以上工艺获得的钼纤维增强树脂混凝土材料：其抗压强度为130MPa。

实施例二

骨料：天然花岗岩颗粒8000g，其中：

0.1mm～0.6mm：1040g，占13％

0.6mm～2mm：1360g，占17％

2mm～3.5mm：1200g，占15％

3.5mm～5mm：1120g，占14％

5mm～7mm：1360g，占17％

7mm～10mm：1920g，占24％

直径为0.15mm的报废快走丝电火花线切割加工机床用钼丝，经清洗后剪切成为长度为5mm的钼纤维25g。

具体制备工艺与实施例一相同。获得的钼纤维增强树脂混凝土材料：其抗压强度为120MPa。

实施例三

骨料：天然花岗岩颗粒8000g，其中：

0.1mm～0.6mm：1040g，占13％

0.6mm～2mm：1360g，占17％

2mm～3.5mm：1200g，占15％

3.5mm～5mm：1120g，占14％

5mm～7mm：1360g，占17％

7mm～10mm：1920g，占24％

直径为0.15mm的新钼丝，经过表面压痕处理以后，剪切成为长度为8mm的钼纤维50g。

具体制备工艺与实施例一相同。获得的钼纤维增强树脂混凝土材料：其抗压强度为124MPa。

Claims

1.钼纤维增强树脂混凝土材料，包括胶粘剂基体、骨料；胶粘剂基体为由合成树脂、固化剂、稀释剂和增韧剂混合成的树脂体系，骨料为花岗岩颗粒或砂石颗粒；其特征是它还包括钼纤维，胶粘剂基体的质量分数范围为9％～20％，骨料的质量分数范围为77％～90％，钼纤维的质量分数范围为0.1％～3％。

2.根据权利要求1所述的钼纤维增强树脂混凝土材料，其特征是，所述的钼纤维为短纤维，随机取向分布在复合材料中，钼纤维的长度范围为3～20mm。

3.根据权利要求1或2所述的钼纤维增强树脂混凝土材料，其特征是钼纤维采用快走丝电火花线切割加工报废的钼丝清洗后剪切而成，其表面上随机分布着一些凹痕。