CN108823513A - 一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下重量份的原料：步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体88‑94％、预处理复合纤维4‑6％、堇青石微粉0.4‑1％、偶联剂1.2‑1.4％、火山灰1‑3％。本发明的复合材料基体为氧化物基金属陶瓷，具有强度高、耐腐蚀、耐高温等特点，添加的预处理复合纤维可有效的改善材料的弯折形变度、抗弯强度，弯折形变度可降低2.1％，抗弯强度可提高24MPa。

Description

一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺。
背景技术
纤维分为植物纤维、动物纤维、矿物纤维，植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维，是天然纤维素纤维，从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等，植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维；矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，主要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等，其主要来源为各类石棉，如温石棉，青石棉等；合成纤维是人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经过化学加工后制成的纺织纤维。主要用于纺织的人造纤维有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维，而复合纤维是由一种或多种纤维进行复合。
现有技术中很少在金属基陶瓷复合材料中掺杂复合纤维，因此本发明通过研究复合纤维对复合材料的性能影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下重量份的原料：
步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体88-94％、预处理复合纤维4-6％、堇青石微粉0.4-1％、偶联剂1.2-1.4％、火山灰1-3％；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行球磨，随后送入搅拌机中进行混合，搅拌转速为115-125r/min，搅拌时间为25-35min，随后进行熔炼，熔炼35-45min，随后置于模具中进行压制成型，即得本发明的掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料。
作为本发明的再进一步方案是：所述复合材料基体为氧化物基金属陶瓷。
作为本发明的再进一步方案是：所述预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比(5-9)：(4-6)：2组成的混合物。
作为本发明的再进一步方案是：所述预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比7：5：2组成的混合物。
作为本发明的再进一步方案是：所述预处理复合纤维的预处理方法为将硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维进行切割至粒径为200-400目，随后进行混合，置于沸水中浸泡35-45min，浸泡温度为95-105℃，随后沥干，用质量分数6-8％氨基硅烷偶联剂KH-550和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷浸泡回流，加热温度为100℃，回流时间2h，即可。
作为本发明的再进一步方案是：所述堇青石微粉粒径为20-30目。
作为本发明的再进一步方案是：所述堇青石微粉粒径为25目。
作为本发明的再进一步方案是：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH172。
作为本发明的再进一步方案是：所述火山灰比表面积为460-470m2/Kg。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的复合材料基体为氧化物基金属陶瓷，具有强度高、耐腐蚀、耐高温等特点，添加的预处理复合纤维可有效的改善材料的弯折形变度、抗弯强度，弯折形变度可降低2.1％，抗弯强度可提高24MPa，因此本发明的预处理复合纤维对材料的性能有很大影响，同时添加的堇青石微粉可起到增强材料之间的黏结性能，火山灰比表面大，与堇青石微粉起到协同作用，可进一步增强复合材料的抗弯强度等性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下重量份的原料：
步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体88％、预处理复合纤维4％、堇青石微粉0.4％、偶联剂1.2％、火山灰1％；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行球磨，随后送入搅拌机中进行混合，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为25min，随后进行熔炼，熔炼35min，随后置于模具中进行压制成型，即得本发明的掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料。
本实施例的复合材料基体为氧化物基金属陶瓷。
本实施例的预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比5：4：2组成的混合物。
本实施例的预处理复合纤维的预处理方法为将硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维进行切割至粒径为200目，随后进行混合，置于沸水中浸泡35min，浸泡温度为95℃，随后沥干，用质量分数6％氨基硅烷偶联剂KH-550和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷浸泡回流，加热温度为100℃，回流时间2h，即可。
本实施例的堇青石微粉粒径为20目。
本实施例的偶联剂为硅烷偶联剂KH172。
本实施例的火山灰比表面积为460m2/Kg。
实施例2：
本实施例的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下重量份的原料：
步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体94％、预处理复合纤维6％、堇青石微粉1％、偶联剂1.4％、火山灰3％；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行球磨，随后送入搅拌机中进行混合，搅拌转速为125r/min，搅拌时间为35min，随后进行熔炼，熔炼45min，随后置于模具中进行压制成型，即得本发明的掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料。
本实施例的复合材料基体为氧化物基金属陶瓷。
本实施例的预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比9：6：2组成的混合物。
本实施例的预处理复合纤维的预处理方法为将硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维进行切割至粒径为400目，随后进行混合，置于沸水中浸泡45min，浸泡温度为105℃，随后沥干，用质量分数6-8％氨基硅烷偶联剂KH-550和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷浸泡回流，加热温度为100℃，回流时间2h，即可。
本实施例的堇青石微粉粒径为30目。
本实施例的偶联剂为硅烷偶联剂KH172。
本实施例的火山灰比表面积为470m2/Kg。
实施例3：
本实施例的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下重量份的原料：
步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体91％、预处理复合纤维5％、堇青石微粉0.7％、偶联剂1.3％、火山灰2％；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行球磨，随后送入搅拌机中进行混合，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为30min，随后进行熔炼，熔炼40min，随后置于模具中进行压制成型，即得本发明的掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料。
本实施例的复合材料基体为氧化物基金属陶瓷。
本实施例的预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比7：5：2组成的混合物。
本实施例的预处理复合纤维的预处理方法为将硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维进行切割至粒径为300目，随后进行混合，置于沸水中浸泡40min，浸泡温度为100℃，随后沥干，用质量分数7％氨基硅烷偶联剂KH-550和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷浸泡回流，加热温度为100℃，回流时间2h，即可。
本实施例的堇青石微粉粒径为25目。
本实施例的偶联剂为硅烷偶联剂KH172。
本实施例的火山灰比表面积为465m2/Kg。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加预处理复合纤维。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加堇青石微粉。
实施例1-3及对比例1-2性能测试结果如下
从实施例1-3及对比例1-2得出，本发明添加预处理复合纤维对材料的弯折形变度、抗弯强度有很大影响，同时堇青石微粉对材料的弯折形变度、抗弯强度也有一定影响。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，包括以下重量份的原料：
步骤一，称取以下重量百分比原料：复合材料基体88-94％、预处理复合纤维4-6％、堇青石微粉0.4-1％、偶联剂1.2-1.4％、火山灰1-3％；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行球磨，随后送入搅拌机中进行混合，搅拌转速为115-125r/min，搅拌时间为25-35min，随后进行熔炼，熔炼35-45min，随后置于模具中进行压制成型，即得本发明的掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述复合材料基体为氧化物基金属陶瓷。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比(5-9)：(4-6)：2组成的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述预处理复合纤维为硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维按照重量比7：5：2组成的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述预处理复合纤维的预处理方法为将硅酸铝纤维、水镁石纤维、聚氯乙烯纤维进行切割至粒径为200-400目，随后进行混合，置于沸水中浸泡35-45min，浸泡温度为95-105℃，随后沥干，用质量分数6-8％氨基硅烷偶联剂KH-550和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷浸泡回流，加热温度为100℃，回流时间2h，即可。
6.根据权利要求1所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述堇青石微粉粒径为20-30目。
7.根据权利要求6所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述堇青石微粉粒径为25目。
8.根据权利要求1所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH172。
9.根据权利要求1所述的一种掺杂复合纤维的金属基陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于，所述火山灰比表面积为460-470m2/Kg。
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