CN106746630A - 一种合成玻璃纤维防火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种合成玻璃纤维防火材料，由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100‑140份、长石70‑90份、纯碱80‑100份、芒硝80‑100份、炭粉60‑80份、石墨烯30‑40份、陶瓷粉末50‑70份、有机硅40‑56份、硼硅酸盐44‑58份、乙烯40‑60份、丙烯45‑55份、氯乙烯50‑60份、碳纤维30‑50份、石墨纤维35‑55份、硼纤维40‑50份、聚醚砜15‑29份、聚偏氟乙烯23‑29份和改性聚苯醚15‑27份，该种合成玻璃纤维防火材料具有抗拉强度大、防火性和高硬度的较高综合性能，适用于家电、机械和汽车部件加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种新材料，更具体的说，涉及一种合成玻璃纤维防火材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。
玻璃纤维增强材料俗称玻璃钢，是在热固性树脂基材中添加纤维性增强材料所制得，通常采用压制成型工艺来制造。压制成型包括层压成型、模压成型、手糊成型等方法，目前发展较快的是模压成型中的块状或团状模材料模压成型工艺（BMC、DMC）以及片状模材料模压成型工艺（SMC）。
玻璃纤维增强材料的优劣主要从力学性能、防火性性能、耐老化性能等方面进行考量。力学性能由基体材料树脂、增强材料纤维及基体材料与增强材料的界面结合性能共同决定，即可采用高性能的树脂和纤维，同时可通过改善其界面结合性能来提高其力学性能，防火性性能、耐老化性能主要有基体材料及树脂性能决定，采用高性能的树脂、增加后固化处理能有效改善。当前，国内玻璃纤维增强材料生产厂家基本集中在上海、江苏等的发达地区。然而，目前市场上的玻璃纤维增强材料存在抗拉强度较低、腐蚀快和硬度低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种抗拉强度大、防火性和高硬度等较高综合性能的合成玻璃纤维防火材料。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种合成玻璃纤维防火材料，由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100-140份、长石70-90份、纯碱80-100份、芒硝80-100份、炭粉60-80份、石墨烯30-40份、陶瓷粉末50-70份、有机硅40-56份、硼硅酸盐44-58份、乙烯40-60份、丙烯45-55份、氯乙烯50-60份、碳纤维30-50份、石墨纤维35-55份、硼纤维40-50份、聚醚砜15-29份、聚偏氟乙烯23-29份和改性聚苯醚15-27份。
进一步的，所述合成玻璃纤维防火材料由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩140份、长石70份、纯碱80份、芒硝80份、炭粉60份、石墨烯30份、陶瓷粉末50份、有机硅40份、硼硅酸盐44份、乙烯40份、丙烯45份、氯乙烯50份、碳纤维30份、石墨纤维35份、硼纤维40份、聚醚砜15份、聚偏氟乙烯23份和改性聚苯醚15份。
进一步的，所述合成玻璃纤维防火材料由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100份、长石90份、纯碱100份、芒硝100份、炭粉80份、石墨烯40份、陶瓷粉末70份、有机硅56份、硼硅酸盐58份、乙烯60份、丙烯55份、氯乙烯60份、碳纤维50份、石墨纤维55份、硼纤维50份、聚醚砜29份、聚偏氟乙烯29份和改性聚苯醚27份。
进一步的，所述合成玻璃纤维防火材料由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩120份、长石80份、纯碱90份、芒硝90份、炭粉70份、石墨烯35份、陶瓷粉末60份、有机硅48份、硼硅酸盐51份、乙烯50份、丙烯50份、氯乙烯55份、碳纤维40份、石墨纤维40份、硼纤维45份、聚醚砜22份、聚偏氟乙烯26份和改性聚苯醚21份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种合成玻璃纤维防火材料的制备方法，包括以下步骤：
1）取石英岩100-140份、长石70-90份、纯碱80-100份和芒硝80-100份混合，并依次通过碎料机碎料、研磨机研磨成混合细粉，备用；
2）将步骤1）制得的混合细粉与炭粉60-80份、石墨烯30-40份、陶瓷粉末50-70份、有机硅40-56份和硼硅酸盐44-58份同时放入熔炉内，将温度逐渐升高到1600-1700℃，使得上述材料熔化成玻璃原液，并保持温度，备用；
3）取乙烯40-60份、丙烯45-55份和氯乙烯50-60份通过本体聚合法结合成高分子化合物合成树脂，备用；
4）将步骤3）制得的合成树脂与聚醚砜15-29份、聚偏氟乙烯23-29份和改性聚苯醚15-27份添加到步骤2）中的熔炉内，在高温下熔融，并与玻璃原液混合，备用；
5）将碳纤维30-50份、石墨纤维35-55份和硼纤维40-50份添加到步骤4）中，并通过搅拌铁棒将碳纤维、石墨纤维和硼纤维与玻璃原液混合搅拌，备用；
6）将步骤5）制得玻璃原液通过浇注机浇铸到模具中，使得玻璃原液在模具中凝固成型，制得玻璃坯件，备用；
7）将步骤6）制得的玻璃坯件再次放入熔炉内，将温度升高至500-700℃，使得玻璃坯件加热至疲软状态，然后将疲软的玻璃送至退火窖内，使得玻璃坯件在退火窖内逐渐冷却，降低玻璃坯件中的应力，备用；
8）将退火完毕后的玻璃坯件通过切割机进行切割加工，即得。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过乙烯、丙烯和氯乙烯合成制得的合成树脂胶液与石英岩、长石、纯碱和芒硝等材料熔炼后得到玻璃原液混合，并添加炭粉、石墨烯、陶瓷粉末、有机硅和硼硅酸盐后制得的玻璃熔液，在浇铸成型及冷却后，然后再次加热至疲软状态，并通过退火窖进行退火处理，能够使得玻璃坯件的抗拉强度增大，同时防火性效果变强和硬度增强，适用于家电、机械和汽车部件加工。
具体实施方式
实施例1
一种合成玻璃纤维防火材料，由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩140份、长石70份、纯碱80份、芒硝80份、炭粉60份、石墨烯30份、陶瓷粉末50份、有机硅40份、硼硅酸盐44份、乙烯40份、丙烯45份、氯乙烯50份、碳纤维30份、石墨纤维35份、硼纤维40份、聚醚砜15份、聚偏氟乙烯23份和改性聚苯醚15份。
一种合成玻璃纤维防火材料的制备方法，包括以下步骤：
1）取石英岩140份、长石70份、纯碱80份和芒硝80份混合，并依次通过碎料机碎料、研磨机研磨成混合细粉，备用；
2）将步骤1）制得的混合细粉与炭粉60份、石墨烯30份、陶瓷粉末50份、有机硅40份和硼硅酸盐44份同时放入熔炉内，将温度逐渐升高到1600℃，使得上述材料熔化成玻璃原液，并保持温度，备用；
3）取乙烯40份、丙烯45份和氯乙烯50份通过本体聚合法结合成高分子化合物合成树脂，备用；
4）将步骤3）制得的合成树脂与聚醚砜15份、聚偏氟乙烯23份和改性聚苯醚15份添加到步骤2）中的熔炉内，在高温下熔融，并与玻璃原液混合，备用；
5）将碳纤维30份、石墨纤维35份和硼纤维40份添加到步骤4）中，并通过搅拌铁棒将碳纤维、石墨纤维和硼纤维与玻璃原液混合搅拌，备用；
6）将步骤5）制得玻璃原液通过浇注机浇铸到模具中，使得玻璃原液在模具中凝固成型，制得玻璃坯件，备用；
7）将步骤6）制得的玻璃坯件再次放入熔炉内，将温度升高至500℃，使得玻璃坯件加热至疲软状态，然后将疲软的玻璃送至退火窖内，使得玻璃坯件在退火窖内逐渐冷却，降低玻璃坯件中的应力，备用；
8）将退火完毕后的玻璃坯件通过切割机进行切割加工，即得。
实施例2
一种合成玻璃纤维防火材料，由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100份、长石90份、纯碱100份、芒硝100份、炭粉80份、石墨烯40份、陶瓷粉末70份、有机硅56份、硼硅酸盐58份、乙烯60份、丙烯55份、氯乙烯60份、碳纤维50份、石墨纤维55份、硼纤维50份、聚醚砜29份、聚偏氟乙烯29份和改性聚苯醚27份。
一种合成玻璃纤维防火材料的制备方法，包括以下步骤：
1）取石英岩100份、长石90份、纯碱100份和芒硝100份混合，并依次通过碎料机碎料、研磨机研磨成混合细粉，备用；
2）将步骤1）制得的混合细粉与炭粉80份、石墨烯40份、陶瓷粉末70份、有机硅56份和硼硅酸盐58份同时放入熔炉内，将温度逐渐升高到1700℃，使得上述材料熔化成玻璃原液，并保持温度，备用；
3）取乙烯60份、丙烯55份和氯乙烯60份通过本体聚合法结合成高分子化合物合成树脂，备用；
4）将步骤3）制得的合成树脂与聚醚砜29份、聚偏氟乙烯29份和改性聚苯醚27份添加到步骤2）中的熔炉内，在高温下熔融，并与玻璃原液混合，备用；
5）将碳纤维50份、石墨纤维55份和硼纤维50份添加到步骤4）中，并通过搅拌铁棒将碳纤维、石墨纤维和硼纤维与玻璃原液混合搅拌，备用；
6）将步骤5）制得玻璃原液通过浇注机浇铸到模具中，使得玻璃原液在模具中凝固成型，制得玻璃坯件，备用；
7）将步骤6）制得的玻璃坯件再次放入熔炉内，将温度升高至700℃，使得玻璃坯件加热至疲软状态，然后将疲软的玻璃送至退火窖内，使得玻璃坯件在退火窖内逐渐冷却，降低玻璃坯件中的应力，备用；
8）将退火完毕后的玻璃坯件通过切割机进行切割加工，即得。
实施例3
一种合成玻璃纤维防火材料，由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩120份、长石80份、纯碱90份、芒硝90份、炭粉70份、石墨烯35份、陶瓷粉末60份、有机硅48份、硼硅酸盐51份、乙烯50份、丙烯50份、氯乙烯55份、碳纤维40份、石墨纤维40份、硼纤维45份、聚醚砜22份、聚偏氟乙烯26份和改性聚苯醚21份。
一种合成玻璃纤维防火材料的制备方法，包括以下步骤：
1）取石英岩120份、长石80份、纯碱90份和芒硝90份混合，并依次通过碎料机碎料、研磨机研磨成混合细粉，备用；
2）将步骤1）制得的混合细粉与炭粉70份、石墨烯35份、陶瓷粉末60份、有机硅48份和硼硅酸盐51份同时放入熔炉内，将温度逐渐升高到1650℃，使得上述材料熔化成玻璃原液，并保持温度，备用；
3）取乙烯50份、丙烯50份和氯乙烯55份通过本体聚合法结合成高分子化合物合成树脂，备用；
4）将步骤3）制得的合成树脂与聚醚砜22份、聚偏氟乙烯26份和改性聚苯醚21份添加到步骤2）中的熔炉内，在高温下熔融，并与玻璃原液混合，备用；
5）将碳纤维40份、石墨纤维40份和硼纤维45份添加到步骤4）中，并通过搅拌铁棒将碳纤维、石墨纤维和硼纤维与玻璃原液混合搅拌，备用；
6）将步骤5）制得玻璃原液通过浇注机浇铸到模具中，使得玻璃原液在模具中凝固成型，制得玻璃坯件，备用；
7）将步骤6）制得的玻璃坯件再次放入熔炉内，将温度升高至600℃，使得玻璃坯件加热至疲软状态，然后将疲软的玻璃送至退火窖内，使得玻璃坯件在退火窖内逐渐冷却，降低玻璃坯件中的应力，备用；
8）将退火完毕后的玻璃坯件通过切割机进行切割加工，即得。
实验例
实验对象：采用普通的玻璃纤维增强材料作为对照组一，采用特制的玻璃纤维增强材料作为对照组二，本申请的合成玻璃纤维防火材料作为实验组。
实验要求：其中三组材料的厚度、面积大小皆一致，通过重力锤击、酸雨喷淋和拉伸测试的实验方法对实验对象进行测试，并得到以下数据，在本实验例中，酸雨喷淋的持续时间为5小时，塑料的腐蚀速率为每小时的腐蚀情况。
具体结果如下表所示：
结合上表，对比三组不同的实验对象在三种不同的实验方法下所得的数据，本发明的一种合成玻璃纤维防火材料在拉伸测试、酸雨喷淋以及重力锤击的实验下，所得的抗拉强度、防火性效果以及硬度皆优于两种对照组。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过乙烯、丙烯和氯乙烯合成制得的合成树脂胶液与石英岩、长石、纯碱和芒硝等材料熔炼后得到玻璃原液混合，并添加炭粉、石墨烯、陶瓷粉末、有机硅和硼硅酸盐后制得的玻璃熔液，在浇铸成型及冷却后，然后再次加热至疲软状态，并通过退火窖进行退火处理，能够使得玻璃坯件的抗拉强度增大，同时防火性效果变强和硬度增强，适用于家电、机械和汽车部件加工。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (4)
1.一种合成玻璃纤维防火材料，其特征在于：由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100-140份、长石70-90份、纯碱80-100份、芒硝80-100份、炭粉60-80份、石墨烯30-40份、陶瓷粉末50-70份、有机硅40-56份、硼硅酸盐44-58份、乙烯40-60份、丙烯45-55份、氯乙烯50-60份、碳纤维30-50份、石墨纤维35-55份、硼纤维40-50份、聚醚砜15-29份、聚偏氟乙烯23-29份和改性聚苯醚15-27份。
2.如权利要求1所述的一种合成玻璃纤维防火材料，其特征在于：由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩140份、长石70份、纯碱80份、芒硝80份、炭粉60份、石墨烯30份、陶瓷粉末50份、有机硅40份、硼硅酸盐44份、乙烯40份、丙烯45份、氯乙烯50份、碳纤维30份、石墨纤维35份、硼纤维40份、聚醚砜15份、聚偏氟乙烯23份和改性聚苯醚15份。
3.如权利要求1所述的一种合成玻璃纤维防火材料，其特征在于：由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩100份、长石90份、纯碱100份、芒硝100份、炭粉80份、石墨烯40份、陶瓷粉末70份、有机硅56份、硼硅酸盐58份、乙烯60份、丙烯55份、氯乙烯60份、碳纤维50份、石墨纤维55份、硼纤维50份、聚醚砜29份、聚偏氟乙烯29份和改性聚苯醚27份。
4.如权利要求1所述的一种合成玻璃纤维防火材料，其特征在于：由以下重量份数配比的材料制成，包括石英岩120份、长石80份、纯碱90份、芒硝90份、炭粉70份、石墨烯35份、陶瓷粉末60份、有机硅48份、硼硅酸盐51份、乙烯50份、丙烯50份、氯乙烯55份、碳纤维40份、石墨纤维40份、硼纤维45份、聚醚砜22份、聚偏氟乙烯26份和改性聚苯醚21份。
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