CN103804867A - 一种复合纤维片材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合纤维片材的制备方法，属于复合材料领域。本发明将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述高强度纤维的与热固性树脂的体积比为5~40:100；混合均匀后在190℃~250℃下保温1h~6h，并压制成型。所述高强度纤维的抗张强度为5.2~12.0GPa，纤维直径为1~20μm，纤维长度为100~500mm。该复合纤维片材具有强度高，抗腐蚀性能强、比重轻、膨胀系数小、抗磨能力强等特点，可广泛用于在航天航空、机械、石油化工等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纤维片材的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
随着各行各业的飞速发展，对工业用纤维的要求越来越高，尤其要求其具有良好的强度和抗腐蚀性能。各种材料要求更高的功能性，要求可不损害由树脂、陶瓷、金属等固体材料形成的基体特性而较好地改良电特性、机械特性、热特性等物性的添加剂，此外，还需求提高燃料油、润滑剂等液体物性的添加剂等。陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合纤维片材的制备方法，该复合纤维片材中使用的高强度纤维为陶瓷纤维，其抗张强度为5.2~12.0GPa。利用该制备方法制得的复合纤维片材具有强度高，抗腐蚀性能强、比重轻、膨胀系数小、抗磨能力强等特点。
一种复合纤维片材的制备方法，其特征在于：包括下述工艺：将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100；混合均匀后在190℃~250℃下保温1h~6h，并压制成型。
其中，所述高强度纤维的抗张强度为5.2~12.0GPa，纤维直径为1~20μm，纤维长度为100~500mm；
所述热固性树脂材料为不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂。
本发明所述复合纤维片材的制备方法优选所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为20~40:100。
本发明所述复合纤维片材的制备方法优选混合均匀后在190℃~220℃下保温1h~3h。
本发明所述复合纤维片材优选所述热固性树脂材料的粘度至少为15Pa·S。
本发明所述高强度纤维优选所述纤维的抗张强度为8.0~12.0GPa，纤维直径为5~20μm，纤维长度为100~300mm。
本发明所述高强度纤维优选所述纤维的抗张强度为10.0~12.0GPa，纤维直径为10~20μm，纤维长度为100~200mm。
上述高强度纤维优选按下述方法制备：
一种高强度纤维的制备方法，包括陶瓷原料处理、制浆、纺丝和热处理的步骤，所述陶瓷原料处理的步骤中，所述陶瓷原料按质量百分比，由下述组分组成：
Al2O3 50%~70%
SiO2 20%~40%
SiC 10%~20%
所述Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在150nm以下。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选陶瓷原料处理的步骤中，所述陶瓷原料按质量百分比，由下述组分组成：
Al2O3 60%~70%
SiO2 20%~30%
SiC 10%~15%
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选陶瓷原料处理的步骤中，所述陶瓷原料按质量百分比，由下述组分组成：
Al2O3 63%
SiO2 25%
SiC 12%。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选所述Al2O3、SiO2和SiC的粒径为50nm~120nm。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选所述Al2O3、SiO2和SiC的粒径为50nm~80nm。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选所述制浆步骤为：将陶瓷原料溶于高聚物溶质中，所述高聚物基体材料的分子量为20000~500000。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选所述纺丝步骤为：所述高聚物基体材料的分子量为100000~500000。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选高聚物基体材料为聚苯乙烯或聚乙二醇。
本发明所述高强度纤维的制备方法中优选所述制备方法包括下述工艺步骤：
①陶瓷原料处理：按比例备料，将Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在150nm以下的原料均匀混合；
②制浆：将步骤①所得陶瓷原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为20000~500000，搅拌均匀；
③纺丝：将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100℃~120℃，保温0.5~1h，随后以100~200m/min的速度进行纺丝，直径为1~20μm的原丝；
④热处理：将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以5℃/min的速度，升温至1400℃~1800℃，处理2~24h。
本发明的有益效果是：本发明将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述高强度纤维的与热固性树脂的体积比为5~40:100；混合均匀后在190℃~250℃下保温1h~6h，并压制成型。所述高强度纤维的抗张强度为5.2~12.0GPa，纤维直径为1~20μm，纤维长度为100~500mm。所用高强度纤维以Al2O3、SiO2、SiC等高强度原料为基质，以高聚物为基体，采用熔融纺丝法进行纺丝制成。该复合纤维片材具有强度高，抗腐蚀性能强、比重轻、膨胀系数小、抗磨能力强等特点，可广泛用于在航天航空、机械、石油化工等领域。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
①陶瓷原料处理：按比例备料，将Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在100nm原料均匀混合；
Al2O3 63%
SiO2 25%
SiC 12%。
②制浆：将步骤①所得陶瓷原料溶于聚乙二醇中，所述聚乙二醇的分子量为300000，搅拌均匀；
③纺丝：将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100℃，保温1h，随后以120m/min的速度进行纺丝，直径为10μm的原丝；
④热处理：将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以5℃/min的速度，升温至1650℃，处理12h。
所得纤维抗张强度为8.3GPa，纤维直径为10μm，纤维长度为130mm。
复合板材按下述方法制备：将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，高强度纤维与环氧树脂的体积比为20:100，环氧树脂的粘度为20Pa·S，200℃下固化1h。
实施例2
①陶瓷原料处理：按比例备料，将Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在100nm原料均匀混合；
Al2O3 63%
SiO2 25%
SiC 12%。
②制浆：将步骤①所得陶瓷原料溶于聚乙二醇中，所述聚乙二醇的分子量为300000，搅拌均匀；
③纺丝：将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100℃，保温1h，随后以150m/min的速度进行纺丝，直径为5μm的原丝；
④热处理：将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以5℃/min的速度，升温至1700℃，处理12h。
所得纤维抗张强度为6.1GPa，纤维直径为5μm，纤维长度为260mm。
复合板材按下述方法制备：将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，高强度纤维与环氧树脂的体积比为30:100，环氧树脂的粘度为15Pa·S，190℃下固化1.5h。
Claims (10)
1.一种复合纤维片材的制备方法，其特征在于：包括下述工艺：将高强度纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100；混合均匀后在190℃~250℃下保温1h~6h，并压制成型，
其中，所述高强度纤维的抗张强度为5.2~12.0GPa，纤维直径为1~20μm，纤维长度为100~500mm；
所述热固性树脂材料为不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为20~40:100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：混合均匀后在190℃~220℃下保温1h~3h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热固性树脂材料的粘度至少15Pa·S。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高强度纤维按下述方法制备：包括陶瓷原料处理、制浆、纺丝和热处理的步骤，所述陶瓷原料处理的步骤中，所述陶瓷原料按质量百分比，由下述组分组成：
Al2O3 50%~70%
SiO2 20%~40%
SiC 10%~20%
所述Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在150nm以下。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述Al2O3、SiO2和SiC的粒径为50nm~120nm。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述制浆步骤为：将陶瓷原料溶于高聚物溶质中，所述高聚物基体材料的分子量为20000~500000。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述纺丝步骤为：所述高聚物基体材料的分子量为100000~500000。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：高聚物基体材料为聚苯乙烯或聚乙二醇。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述高强度纤维制备方法包括下述工艺步骤：
①陶瓷原料处理：按比例备料，将Al2O3、SiO2和SiC的平均粒径均在150nm以下的原料均匀混合；
②制浆：将步骤①所得陶瓷原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为20000~500000，搅拌均匀；
③纺丝：将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100℃~120℃，保温0.5~1h，随后以100~200m/min的速度进行纺丝，直径为1~20μm的原丝；
④热处理：将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以5℃/min的速度，升温至1400℃~1800℃，处理2~24h。
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| CN (1) | CN103804867A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106192071A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-07 | 江苏鸿顺合纤科技有限公司 | 一种具有粘接功能的复合纤维的制备方法 |
| US9944978B2 (en) | 2014-12-30 | 2018-04-17 | Telomere Diagnostics, Inc. | Multiplex quantitative PCR |
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2012
- 2012-11-15 CN CN201210461381.4A patent/CN103804867A/zh active Pending
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| CN106192071A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-07 | 江苏鸿顺合纤科技有限公司 | 一种具有粘接功能的复合纤维的制备方法 |
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