CN112501949A - 一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料,由结构纤维和粘接纤维按一定的比例混合制得,其制备方法包括以下步骤：步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散得到浆料B；步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B在配浆池中混合形成造纸纸浆；步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造；步骤四、将步骤三得到的湿纸进行高温高压处理，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。本发明的有益效果是，可广泛应用于消防领域、电气设备领域、汽车领域及石油化工等领域。

Description

一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别是一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料及其制备方法。
背景技术
在能源和环境问题的双重压力下，国家大力发展新能源产业。玄武岩纤维的原料是天然玄武岩，将玄武岩破碎后加入熔窖中，在1400-1500℃熔融后，通过拉伸成纤维，并以此纤维为增强体制成的新型复合材料。玄武岩纤维是采用单组分矿物原料熔体制备而成，在耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性、抗摩擦性等技术指标优于玻璃纤维，同时，因碳纤维的严重短缺，玄武岩纤维在应用中可替代碳纤维，并且是一种生态环境材料。
聚芳噁二唑是一种具备优良热稳定性、化学稳定性、电绝缘性的耐高温芳杂环高分子材料，其耐温性及高温下的电绝缘性、尺寸稳定性等主要性能指标都显著优于间位芳纶纤维及其材料，是电子电气行业必不可少的理想绝缘材料。
参考公开文献CN00130364.3-玄武岩-白云石复合纤维纸，该文献中采用玄武岩-白云石复合纤维及纤维纸干浆为主料，松香胶、明矾、滑石粉为辅料，由于使用到了植物纤维，使得制得的纤维纸存在不抗水、不耐高温、疲劳性差等缺点；参考公开文献CN200610063513.2-含有玄武岩纤维及化学纤维的合成纤维纸及其制备方法，该文献中使用玄武岩纤维、芳纶纤维和聚苯硫醚纤维湿法制成纤维纸，制得的纤维纸机械性能低、耐温性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料及其制备方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，所述复合材料由结构纤维和粘接纤维按一定的比例混合，再通过湿法抄纸、脱水干燥、高温高压处理制得而成，其中所述结构纤维为玄武岩纤维，所述粘接纤维为聚芳噁二唑沉析纤维。
作为本发明的进一步说明，所述结构纤维质量占比10-50％，所述粘接纤维的质量占比90-50％。
作为本发明的进一步说明，所述玄武岩的直径为1-4μm、长度为2-8mm。
一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法,该制备方法包括以下步骤：
步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造；
步骤四、将步骤三得到的湿纸进行高温高压处理，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
作为本发明的进一步说明，步骤一中所述玄武岩纤维疏解时间均为5-10min。
作为本发明的进一步说明，步骤一中所述聚芳噁二唑沉析纤维进行疏解和分散时超声波疏解机的频率为30-90KHz，疏解时间为4-8min，疏解后进行打浆，其打浆度为52-65°SR，得到浆料B。
作为本发明的进一步说明，步骤三中所述抄纸机为圆网纸机。
作为本发明的进一步说明，步骤三中湿法抄造的上网浓度为1‰-10‰，滤网精度为80-200目。
作为本发明的进一步说明，步骤四中采用热轧机进行高温高压处理，压力为2-7MPa，热轧温度为260-320℃。
其有益效果在于，本发明使用玄武岩纤维为结构纤维，聚芳噁二唑沉析纤维为粘接纤维，将结构纤维和粘接纤维混合再通过湿法抄纸、脱水干燥、高温高压处理制得聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，该复合材料相较于聚芳噁二唑纤维纸它提高了耐温性、导热性、耐腐蚀性和绝缘性，相较于玄武岩纤维纸它提高了机械性能、耐冲击性能、耐高温性能和耐环境性，可广泛应用于消防领域、电气设备领域、汽车领域及石油化工等领域；在制备时使用超声波疏解机对聚芳噁二唑沉析纤维进行处理，有利于提高复合材料的力学和电气性能，处理时间短、效率高、节约能源；同时不用添加其他分散剂或粘合剂，无卤素、无毒，工艺环保、绿色、节能、无污染。
附图说明
图1是本发明所述聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，复合材料由结构纤维和粘接纤维按7:3-3:7的质量比例混合，再通过湿法抄纸、脱水干燥、高温高压处理制得而成；其中结构纤维为玄武岩纤维，粘接纤维为聚芳噁二唑沉析纤维，玄武岩的直径为1-4μm、长度为2-8mm。
相应的本发明还提供了该复合材料到的制备方法，如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散，疏解5-10min得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散，频率为30-90KHz，疏解时间为4-8min，疏解后进行打浆，其打浆度为52-65°SR，得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造，湿法抄造的上网浓度为1‰-10‰，滤网精度为80-200目；
步骤四、将步骤三得到的湿纸采用热轧机进行高温高压处理，压力为2-7MPa，热轧温度为260-320℃，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
上面步骤一中使用超声波疏解机对聚芳噁二唑沉析纤维进行处理，有利于提高复合材料的力学和电气性能，处理时间短、效率高、节约能源；同时上面的步骤一-四中不用添加其他分散剂或粘合剂，无卤素、无毒，工艺环保、绿色、节能、无污染。
为了便于本领域的技术人员了解本发明，下面将通过实施例作进一步说明。
实施例1：步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散，疏解浓度0.5％，疏解时间5min得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散，频率为65KHz，疏解时间为5min，疏解后进行打浆，其打浆度为60°SR，得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B按10:90的比例在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造，湿法抄造的上网浓度为7‰，滤网精度为120目；
步骤四、将步骤三得到的湿纸采用热轧机进行高温高压处理，压力为5MPa，热轧温度为300℃，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
实施例2：步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散，疏解浓度0.5％，疏解时间5min得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散，频率为65KHz，疏解时间为5min，疏解后进行打浆，其打浆度为60°SR，得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B按30:70的比例在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造，湿法抄造的上网浓度为7‰，滤网精度为120目；
步骤四、将步骤三得到的湿纸采用热轧机进行高温高压处理，压力为5MPa，热轧温度为300℃，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
实施例3：步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散，疏解浓度0.5％，疏解时间5min得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散，频率为65KHz，疏解时间为5min，疏解后进行打浆，其打浆度为60°SR，得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A:浆料B＝50:50在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造，湿法抄造的上网浓度为7‰，滤网精度为120目；
步骤四、将步骤三得到的湿纸采用热轧机进行高温高压处理，压力为5MPa，热轧温度为300℃，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
对上述实施例得到的聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料进行性能测试，相关数据如下所示：
Figure BDA0002793141190000051
该复合材料具有优异的机械性能和电击穿强度，相较于聚芳噁二唑纤维纸它提高了耐温性、导热性、耐腐蚀性和绝缘性，相较于玄武岩纤维纸它提高了机械性能、耐冲击性能、耐高温性能和耐环境性，因此该复合材料可广泛应用于消防领域、电气设备领域、汽车领域及石油化工等领域。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，其特征在于，所述复合材料由结构纤维和粘接纤维按一定的比例混合，再通过湿法抄纸、脱水干燥、高温高压处理制得而成，其中所述结构纤维为玄武岩纤维，所述粘接纤维为聚芳噁二唑沉析纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，其特征在于，所述结构纤维质量占比10-50％，所述粘接纤维的质量占比90-50％。
3.根据权利要求1所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料，其特征在于，所述玄武岩的直径为1-4μm、长度为2-8mm。
4.一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法,其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、将玄武岩纤维在标准纤维疏解机中进行疏解和分散得到浆料A，将聚芳噁二唑沉析纤维在超声波疏解机中进行疏解和分散得到浆料B；
步骤二、将经步骤一中得到的浆料A和浆料B在配浆池中混合形成造纸纸浆；
步骤三、将步骤二所得的造纸纸浆在湿法抄纸机中进行湿法抄造；
步骤四、将步骤三得到的湿纸进行高温高压处理，得到聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述玄武岩纤维疏解时间均为5-10min。
6.根据权利要求4所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述聚芳噁二唑沉析纤维进行疏解和分散时超声波疏解机的频率为30-90KHz，疏解时间为4-8min，疏解后进行打浆，其打浆度为52-65°SR，得到浆料B。
7.根据权利要求4所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述抄纸机为圆网纸机。
8.根据权利要求4所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中湿法抄造的上网浓度为1‰-10‰，滤网精度为80-200目。
9.根据权利要求4所述的一种聚芳噁二唑纤维玄武岩复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中采用热轧机进行高温高压处理，压力为2-7MPa，热轧温度为260-320℃。
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