CN113831629A - 一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料 - Google Patents

一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合材料领域,具体是一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料。其成分包括玄武岩纤维、聚乙烯、聚丙烯、粘合剂、聚酰胺,使用超声波高温清洗玄武岩,提高产品的质量,之后直接用液氮降温,使玄武岩产生大量裂痕,并且脆化,使球磨所需要的时间更短,使用大孔径的铂金漏板,使用高温气流吹拉成丝,将玄武岩纤维表面变性处理,使用聚酰胺与玄武岩纤维材料复合形成无规则的絮状复合物,之后与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,研磨形成3d打印粉末。本发明提供了使用铂金材料作为漏板,漏板的孔径大,使用时间长,使用高温吹丝的方法制作玄武岩纤维,使用聚酰胺与玄武岩纤维复合形成无序的网状结构的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料。

Description

一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料领域,具体是一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料。
背景技术
玄武岩纤维是以天然玄武岩拉制的连续纤维,是玄武岩石料在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成,玄武岩连续纤维不仅强度高,而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能,此外,玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少,对环境污染小,且产品废弃后可直接在环境中降解,无任何危害,因此是一种名副其实的绿色、环保材料,我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维之一,实现了工业化生产,玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用,玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求,对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用,它既是21世纪符合生态环境要求的绿色材料,又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业,尤其是我国已经拥有自主知识产权的玄武岩纤维制造技术及工艺,并且以“后来居上”的后发展优势达到了国际领先水平,因此,大力发展玄武岩纤维及其复合材料产业无疑具有重要的意义,现有的玄武岩纤维的生产制造主要采用铂铑合金漏板进行拉丝,漏板的成本高,使用时间短,利润低,玄武岩纤维复合材料的强度不高,提高强度的方法主要靠增加玄武岩纤维的数量和改变玄武岩纤维的排布,无法在控制成本的前提下提高质量。
发明内容
本发明提供了使用铂金材料作为漏板,漏板的孔径大,使用时间长,使用高温吹丝的方法制作玄武岩纤维,使用聚酰胺与玄武岩纤维复合形成无规则的絮状复合物,再与其他成分复合形成3d打印粉末的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料。
本发明所采用的技术方案为一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:其成分包括玄武岩纤维、聚乙烯、聚丙烯、粘合剂、聚酰胺。
所述玄武岩纤维制备方法包括以下步骤:
步骤一:将玄武岩块放入吊车的吊篮中,将吊篮放入超声波清洗池中,使用超声波加热清洗30分钟;
步骤二:将吊篮从清洗池中取出,放入降温池中,使用液氮对玄武岩进行降温,使玄武岩块脆化,并且表面产生裂痕;
步骤三:将玄武岩块放入球磨机中,研磨至30-50目,在球磨机下方出料口放置100目筛,冲洗球磨机内部;
步骤四:将玄武岩砂烘干,烘干后的玄武岩砂放在加工炉的漏板上,打开加工炉的预加热开关,将玄武岩砂加热至400-500℃;
步骤五:将高温开关打开,玄武岩砂温度升高至1500℃,玄武岩砂变为熔融状态,并且通过漏板成为条状,通过辊轴传送到高温喷口,经过高温喷口的加热后二次熔化,并随着喷口的气流被拉伸成丝状,形成玄武岩纤维;
步骤六:还未充分冷却的玄武岩纤维经过辊轴刀具的切割,形成固定长度的玄武岩纤维。
所述玄武岩纤维制备完成后,制备改性剂,所述改性剂成分包括硝酸铵、熟石灰、胆碱、水,使用改性剂浸泡玄武岩纤维30分钟,增加玄武岩纤维表面粗糙度并形成大量的活性位点。
将聚酰胺与玄武岩纤维按照1:5的比例复合处理,得到一阶段复合材料,将一阶段复合材料加热搅拌,聚酰胺与玄武岩纤维通过活性位点结合,形成无规则的絮状复合物。
将絮状复合物与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,得到二阶段复合材料,将二阶段复合材料脱水、研磨,形成玄武岩纤维3d打印粉末。
所述粘合剂为环氧树脂。
所述漏板为铂金300孔漏板。
本发明的有益效果:
本发明提供了使用超声波高温清洗玄武岩,提高产品的质量,之后直接用液氮降温,使玄武岩产生大量裂痕,并且脆化,使球磨所需要的时间更短,使用大孔径的铂金漏板,节约成本,使用高温气流吹拉成丝,将玄武岩纤维表面变性处理,使其更容易与其他材料复合,使用聚酰胺与玄武岩纤维材料复合形成无规则的絮状复合物,之后与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,研磨形成3d打印粉末的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料。
具体实施方式
实施例1:
为了解决现有的玄武岩纤维的生产制造主要采用铂铑合金漏板进行拉丝,漏板的成本高,使用时间短,利润低,玄武岩纤维复合材料的强度不高,提高强度的方法主要靠增加玄武岩纤维的数量和改变玄武岩纤维的排布,无法在控制成本的前提下提高质量等问题。
本发明提供了一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:其成分包括玄武岩纤维、聚乙烯、聚丙烯、粘合剂、聚酰胺。
所述玄武岩纤维制备方法包括以下步骤:
步骤一:将玄武岩块放入吊车的吊篮中,将吊篮放入超声波清洗池中,使用超声波加热清洗30分钟;
步骤二:将吊篮从清洗池中取出,放入降温池中,使用液氮对玄武岩进行降温,使玄武岩块脆化,并且表面产生裂痕;
步骤三:将玄武岩块放入球磨机中,研磨至30-50目,在球磨机下方出料口放置100目筛,冲洗球磨机内部;
步骤四:将玄武岩砂烘干,烘干后的玄武岩砂放在加工炉的漏板上,打开加工炉的预加热开关,将玄武岩砂加热至400-500℃;
步骤五:将高温开关打开,玄武岩砂温度升高至1500℃,玄武岩砂变为熔融状态,并且通过漏板成为条状,通过辊轴传送到高温喷口,经过高温喷口的加热后二次熔化,并随着喷口的气流被拉伸成丝状,形成玄武岩纤维;
步骤六:还未充分冷却的玄武岩纤维经过辊轴刀具的切割,形成固定长度的玄武岩纤维。
所述玄武岩纤维制备完成后,制备改性剂,所述改性剂成分包括硝酸铵、熟石灰、胆碱、水,使用改性剂浸泡玄武岩纤维30分钟,增加玄武岩纤维表面粗糙度并形成大量的活性位点。
将聚酰胺与玄武岩纤维按照1:5的比例复合处理,得到一阶段复合材料,将一阶段复合材料加热搅拌,聚酰胺与玄武岩纤维通过活性位点结合,形成无规则的絮状复合物。
将絮状复合物与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,得到二阶段复合材料,将二阶段复合材料脱水、研磨,形成玄武岩纤维3d打印粉末。
所述粘合剂为环氧树脂。
所述漏板为铂金300孔漏板。
本发明的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料使用超声波高温清洗玄武岩,提高产品的质量,之后直接用液氮降温,使玄武岩产生大量裂痕,并且脆化,使球磨所需要的时间更短,使用大孔径的铂金漏板,节约成本,使用高温气流吹拉成丝,将玄武岩纤维表面变性处理,使其更容易与其他材料复合,使用聚酰胺与玄武岩纤维材料复合形成无规则的絮状复合物,之后与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,研磨形成3d打印粉末。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:其成分包括玄武岩纤维、聚乙烯、聚丙烯、粘合剂、聚酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:所述玄武岩纤维制备方法包括以下步骤:
步骤一:将玄武岩块放入吊车的吊篮中,将吊篮放入超声波清洗池中,使用超声波加热清洗30分钟;
步骤二:将吊篮从清洗池中取出,放入降温池中,使用液氮对玄武岩进行降温,使玄武岩块脆化,并且表面产生裂痕;
步骤三:将玄武岩块放入球磨机中,研磨至30-50目,在球磨机下方出料口放置100目筛,冲洗球磨机内部;
步骤四:将玄武岩砂烘干,烘干后的玄武岩砂放在加工炉的漏板上,打开加工炉的预加热开关,将玄武岩砂加热至400-500℃;
步骤五:将高温开关打开,玄武岩砂温度升高至1500℃,玄武岩砂变为熔融状态,并且通过漏板成为条状,通过辊轴传送到高温喷口,经过高温喷口的加热后二次熔化,并随着喷口的气流被拉伸成丝状,形成玄武岩纤维;
步骤六:还未充分冷却的玄武岩纤维经过辊轴刀具的切割,形成固定长度的玄武岩纤维。
3.根据权利要求2所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:所述玄武岩纤维制备完成后,制备改性剂,所述改性剂成分包括硝酸铵、熟石灰、胆碱、水,使用改性剂浸泡玄武岩纤维30分钟,增加玄武岩纤维表面粗糙度并形成大量的活性位点。
4.根据权利要求3所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:将聚酰胺与玄武岩纤维按照1:5的比例复合处理,得到一阶段复合材料,将一阶段复合材料加热搅拌,聚酰胺与玄武岩纤维通过活性位点结合,形成无规则的絮状复合物。
5.根据权利要求7所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:将絮状复合物与聚乙烯、聚丙烯、粘合剂复合处理,得到二阶段复合材料,将二阶段复合材料脱水、研磨,形成玄武岩纤维3d打印粉末。
6.根据权利要求1所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:所述粘合剂为环氧树脂。
7.根据权利要求2所述的一种高强度玄武岩纤维3d打印复合材料,其特征在于:所述漏板为铂金300孔漏板。
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