CN116657343A - 浸润剂、改性玄武岩纤维织物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种浸润剂、改性玄武岩纤维织物及其制备方法和应用。按质量份数计，上述浸润剂包括如下组分：60～100份的成膜剂、5～15份的偶联剂、2～5份的硬脂酸聚氧乙烯酯、1～4份的长碳链季铵盐、5～15份的氧化硅及10～20份的助剂，其中，成膜剂包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液，环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～7):1:1。上述浸润剂采用特定配比的成膜剂、偶联剂、硬脂酸聚氧乙烯酯、长碳链季铵盐、氧化硅和助剂，使制得的浸润剂具有较好的流动性和成膜性，可在玄武岩纤维织物表面形成平整的改性层，使玄武岩纤维织物与环氧树脂复合后仍能表现出金黄色的纹路，并且上述改性层还能够提高玄武岩纤维织物的耐候性和耐磨性。

Description

浸润剂、改性玄武岩纤维织物及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及玄武岩纤维织物技术领域，特别是涉及一种浸润剂、改性玄武岩纤维织物及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济发展，商用车用户群体发生变化，驾乘人员对整车外观品质要求不断提高。玄武岩纤维具有暗金色或亮银色的金属光泽，将其制成织物并用于制备汽车饰品，可提升整车的外观品质。但玄武岩纤维织物的强度难以满足车用饰品的要求，故需要将玄武岩纤维织物与环氧树脂进行复合用以保证整体强度。然而玄武岩纤维织物遇到环氧树脂后会变黑，影响其外观品质，限制了玄武岩纤维织物在汽车饰品件领域的大规模应用。此外，传统的玄武岩纤维织物难以满足汽车饰品件的耐候性和耐磨性要求。
为解决上述问题，传统技术采用含有固体粉末的改性剂对玄武岩纤维织物进行表面改性，以降低其与环氧树脂之间的浸润性，使所得复合材料的表面能够显现出玄武岩纤维原有的金黄色纤维纹路，但其颜色仍偏暗。并且在上述方案中，玄武岩纤维织物与环氧树脂的结合较弱，故其强度较差。此外，其耐候性和耐磨性也较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够防止玄武岩纤维织物变色、改善玄武岩纤维织物耐候性和耐磨性的浸润剂及其使用方法。进一步地，本申请还提供了一种改性玄武岩纤维织物及其制备方法。更进一步地，本申请还提供了一种玄武岩纤维织物材料复合材料及其制备方法和应用。
第一方面，提供了一种浸润剂，按质量份数计包括如下组分：
其中，成膜剂包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液，所述环氧树脂乳液、所述聚氨酯乳液及所述聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～7):1:1。
本申请采用特定配比的成膜剂、偶联剂、硬脂酸聚氧乙烯酯、长碳链季铵盐、氧化硅和助剂，使制得的浸润剂具有较好的流动性和成膜性，可在玄武岩纤维织物表面形成平整的改性层，使玄武岩纤维织物与环氧树脂复合后仍能表现出金黄色的纹路、不发生变色，并且上述改性层还能够提高玄武岩纤维织物的耐候性和耐磨性。具体地，含有特定质量比的环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的复合成膜剂可均匀地覆盖在玄武岩纤维织物的表面，待成膜剂中的液体挥发后，能够在玄武岩纤维织物表面形成平整且透明的薄膜，降低玄武岩纤维织物与环氧树脂之间的浸润，使制品保持玄武岩纤维织物的色彩；采用特定配比的硬脂酸聚氧乙烯酯和长碳链季铵盐，可使玄武岩纤维织物更加柔软，并赋予其自然光泽，同时还可有效减少表面静电，防止纤维表面起毛，进一步提升玄武岩纤维织物的外观质量；氧化硅可使玄武岩纤维织物表面更加致密，提高其强度和耐磨性，并且氧化硅还可以反射紫外线，进而减少紫外线对环氧树脂的降解作用，提升玄武岩纤维和环氧树脂复合材料的耐候性。
在其中一些实施例中，所述浸润剂按质量份数计包括如下组分：
在其中一些实施例中，所述环氧树脂乳液、所述聚氨酯乳液及所述聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～6):1:1。
在其中一些实施例中，所述长碳链季铵盐含有C12～C18烷基链。
在其中一些实施例中，所述偶联剂包括氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷和异氰酸酯基硅烷中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述助剂包括调色剂和阻聚剂中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述长碳链季铵盐包括十六烷基三甲基溴化铵。
第二方面，提供了一种第一方面所述的浸润剂的使用方法，包括如下步骤：
将所述浸润剂与水混合，得到涂料；
将所述涂料施加在目标基材上。
第三方面，提供了一种改性玄武岩纤维织物，包括玄武岩纤维织物及设于所述玄武岩纤维织物表面的改性层，所述改性层的制备原料包括第一方面所述的浸润剂。
在其中一些实施例中，所述玄武岩纤维织物的面密度为600g/m2～800g/m2。
在其中一些实施例中，所述玄武岩纤维织物中玄武岩纤维丝束的直径为8μm～14μm。
在其中一些实施例中，所述玄武岩纤维织物采用斜纹编织。
第四方面，提供了一种改性玄武岩纤维织物的制备方法，包括如下步骤：
将第一方面所述的浸润剂与水混合，得到涂料；
将所述涂料分次涂覆在玄武岩纤维织物上，再进行干燥处理，在所述玄武岩纤维织物表面的改性层，得到所述改性玄武岩纤维织物。
上述制备方法采用分次涂覆的方式将涂料均匀地涂覆在玄武岩纤维织物上，在干燥处理后可在玄武岩纤维织物表面形成平整、连续且透明的改性层。相较于将玄武岩纤维织物直接浸润到涂料中、以及将涂料一次性涂覆在玄武岩纤维织物的技术方案，本申请少量多次的涂覆方式可使所得织物保持玄武岩纤维原有的色彩。
在其中一些实施例中，在所述的浸润剂与水混合步骤中，所述浸润剂与所述水的体积比为1：(5～20)。
在其中一些实施例中，在所述涂料分次涂覆的步骤中，涂覆次数为2～5次。
第五方面，提供了一种玄武岩纤维织物材料复合材料，包括第三方面所述的改性玄武岩纤维织物和设于所述改性层上的环氧树脂层。
第六方面，提供了一种玄武岩纤维织物材料复合材料的制备方法，包括如下步骤：
采用第四方面所述的制备方法形成所述改性玄武岩纤维织物；
在所述改性玄武岩纤维织物的所述改性层上形成环氧树脂层，得到所述玄武岩纤维织物复合材料。
第七方面，提供了一种汽车饰品，包括第五方面所述的玄武岩纤维织物复合材料。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将对本申请进行更全面的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者通过现有方法制备得到。
本申请的一实施方式提供了一种浸润剂，按质量份数计包括如下组分：
其中，成膜剂包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液，环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及所述聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～7):1:1。
本实施方式采用特定配比的成膜剂、偶联剂、硬脂酸聚氧乙烯酯、长碳链季铵盐、氧化硅和助剂，使制得的浸润剂具有较好的流动性和成膜性，可在玄武岩纤维织物表面形成平整的改性层，使玄武岩纤维织物与环氧树脂复合后仍能表现出金黄色的纤维纹路、不发生变色，并且上述改性层还能够提高玄武岩纤维织物的耐候性和耐磨性。具体地，含有特定质量比的环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的复合成膜剂可均匀地覆盖在玄武岩纤维织物的表面，待成膜剂中的液体挥发后，能够在玄武岩纤维织物表面形成平整且透明的薄膜，降低玄武岩纤维织物与环氧树脂之间的浸润，使制品保持玄武岩纤维织物的色彩；采用特定配比的硬脂酸聚氧乙烯酯和长碳链季铵盐，可使玄武岩纤维织物更加柔软，并赋予其自然光泽，同时还可有效减少表面静电，防止纤维表面起毛，进一步提升玄武岩纤维织物的外观质量；氧化硅可使玄武岩纤维织物表面更加致密，提高其强度和耐磨性，并且氧化硅还可以反射紫外线，进而减少紫外线对环氧树脂的降解作用，提升玄武岩纤维和环氧树脂复合材料的耐候性。
在其中一些实施例中，浸润剂由上述质量份数的各组分组成。
可选地，成膜剂的质量份数可以为60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份或100份等。可以理解的是，成膜剂的质量份数还可以在60～100份范围内做其他合适的选择。需要说明的是，成膜剂为包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的复合乳液，上述三种乳液能够通过物理共混的方式形成均匀的混合乳液，浸润剂中其他组分能够均匀分散在上述混合乳液中，由此得到流动性和均匀性较好的浸润剂。在烘干处理后，上述混合乳液中的液体发生挥发，环氧树脂颗粒、聚氨酯颗粒和聚丙烯酸酯颗粒能够发生变形，颗粒之间还能够在偶联剂的作用下发生进一步的聚合和交联，由此在基材表面形成透明的聚合物薄膜。同时浸润剂的其他组分能够均匀地分散在上述薄膜中，进而在基材的表面形成平整的改性层。需要说明的是，聚氨酯是一种优良的成膜助剂，有利于主料环氧树脂乳液的成膜，同时还可以提升薄膜的强度、耐磨性和耐化学腐蚀性，进而提升制品的耐久性和防水性。并且聚氨酯还具有良好的弹性和柔韧性，可适应表面性质不同的基材。聚丙烯酸酯粘结性和成膜性较好，能够进一步提升浸润剂的成膜性，还可以增强聚合物薄膜与目标基材之间的结合强度。
进一步地，当环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～7):1:1时，可提升改性层的平整性和透明性，从而有效减少玄武岩纤维织物与环氧树脂之间的浸润，使制品保持玄武岩纤维织物的色彩。可选地，环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比可以为4:1:1、5:1:1、6:1:1或7:1:1。可以理解的是，上述质量比还可以在(4～7):1:1范围内做其他合适的选择。
在其中一些实施例中，环氧树脂乳液与聚氨酯乳液的质量比为(4～6):1:1。当环氧树脂乳液与聚氨酯乳液的质量比在上述的含量范围之内时，可进一步提升所得改性层的平整性和透明性，使制品更加充分地呈现出玄武岩纤维织物的色彩。
可选地，偶联剂的质量份数可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。可以理解的是，偶联剂的质量份数还可以在5～15份范围内做其他合适的选择。偶联剂能够促进环氧树脂和聚氨酯的进一步交联，增强浸润剂的成膜性，提高聚合物薄膜的强度和平整度。
可选地，硬脂酸聚氧乙烯酯的质量份数可以为2份、3份、4份或5份。可以理解的是，硬脂酸聚氧乙烯酯的质量份数还可以在2～5份范围内做其他合适的选择。硬脂酸聚氧乙烯酯可提升玄武岩纤维织物的柔顺性，减少织物基材的表面静电，使织物表面更加平整且不易发生起毛现象。
可理解地，长碳链季铵盐是含有碳原子数为12～18的烷基链的季铵盐。可选地，长碳链季铵盐的质量份数可以为1份、2份、3份或4份。可以理解的是，长碳链季铵盐的质量份数还可以在1～4份范围内做其他合适的选择。长碳链季铵盐能够与硬脂酸聚氧乙烯酯产生协同作用，可进一步提升玄武岩纤维织物的柔顺性，改善织物的表面静电现象，使织物表面更加平整且不易发生起毛现象。
可选地，氧化硅的质量份数可以为5份、7份、9份、11份、13份或15份。可以理解的是，氧化硅的质量份数还可以在5～15份范围内做其他合适的选择。氧化硅具有高流动性，通过在浸润剂中添加少量的氧化硅，能够使玄武岩纤维织物的表面更加致密，减少织物的摩擦系数，增加织物的强度和耐磨性。此外，氧化硅颗粒还可以反射紫外线，使织物与环氧树脂复合后，削弱紫外线对环氧树脂的降解作用，提高制品的耐候性和耐老化性。
可选地，助剂的质量份数可以为10份、12份、14份、16份、18份或20份。可以理解的是，助剂的质量份数还可以在10～20份范围内做其他合适的选择。需要说明的是，助剂包括改善制品综合性能的其他物质，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，本申请对此不做限定。
在其中一些实施例中，浸润剂按质量份数计包括如下组分：
当浸润剂中的各组分在上述的含量范围之内时，可进一步提高其流动性和成膜性，在玄武岩纤维织物表面形成更加平整的改性层，在与环氧树脂复合后能够更加充分地呈现出玄武岩纤维织物原有的色彩。此外，还可以进一步改善玄武岩纤维织物的耐候性和耐磨性。
在其中一些实施例中，浸润剂由上述质量份数的各组分组成。
在其中一些实施例中，碳链季铵盐含有C12～C18烷基链。进一步可选地，长碳链季铵盐包括十六烷基三甲基溴化铵。
在其中一些实施例中，长碳链季铵盐的pH值为5～7，纯度大于99％。
在其中一些实施例中，偶联剂包括氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷和异氰酸酯基硅烷中的至少一种。
在其中一些实施例中，助剂包括调色剂和阻聚剂中的至少一种。
在其中一些实施例中，硬脂酸聚氧乙烯酯的pH值为5～7，皂化值为70mgKOH/g～80mgKOH/g，水分含量≤1.0wt％。
在其中一些实施例中，氧化硅的比表面积为160m2/g～210m2/g，pH值为5～7，氧化硅中二氧化硅的含量≥99wt％。
在其中一些实施例中，氧化硅为纳米氧化硅。
通过选用满足上述条件的硬脂酸聚氧乙烯酯、长碳链季铵盐和氧化硅能够进一步改善制品的综合性能，从而增强所得制品的外观质感，提升用户的视觉体验。
本申请还提供了上述浸润剂的使用方法，包括如下步骤：
将浸润剂与水混合，得到涂料；
将涂料施加在目标基材上。
可理解地，在实际使用时，可根据需要将浸润剂稀释之后再使用，具体的稀释比例可按需进行选择。
本申请的另一实施方式提供了一种改性玄武岩纤维织物，包括玄武岩纤维织物及设于玄武岩纤维织物表面的改性层，改性层的制备原料包括上述的浸润剂。
本实施方式中的改性玄武岩纤维织物与环氧树脂复合后，能够保持玄武岩纤维织物原有的金黄色，且具有良好的耐磨性、耐老化性和表面质量。此外，玄武岩纤维织物与环氧树脂结合强度较好，能够提升制品的强度性能。
在其中一些实施例中，玄武岩纤维织物的面密度为600g/m2～800g/m2。面密度为此范围时，能够使得织物中的玄武岩纤维束之间具有较为合适的孔隙，由此可在其表面形成平整的改性层。
在其中一些实施例中，玄武岩纤维织物中玄武岩纤维丝束的直径为8μm～14μm。可选地，上述直径为8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm或14μm。
在其中一些实施例中，玄武岩纤维织物采用斜纹编织。采用斜纹编织的玄武岩纤维织物能够使纤维的纹理更加清晰。
本申请还提供了上述改性玄武岩纤维织物的制备方法，包括如下步骤：
将上述浸润剂与水混合，得到涂料。
将涂料分次涂覆在玄武岩纤维织物上，再进行干燥处理，在玄武岩纤维织物表面的改性层，得到改性玄武岩纤维织物。
需要说明的是，当玄武岩纤维织物表面被少量涂料润湿后，其金黄色会变暗，待干燥处理除去涂料中的液体后，玄武岩纤维织物会恢复到金黄色。
本实施方式的制备方法采用分次涂覆的方式将涂料均匀地涂覆在玄武岩纤维织物上，在干燥处理后可在玄武岩纤维织物表面形成平整、连续且透明的改性层。相较于将玄武岩纤维织物直接浸润到涂料中、以及将涂料一次性涂覆在玄武岩纤维织物的技术方案，本申请少量多次的涂覆方式可使所得织物保持玄武岩纤维原有的色彩。
在其中一些实施例中，在浸润剂与水混合步骤中，浸润剂与所述水的体积比为1：(5～20)。
在其中一些实施例中，采用20℃～50℃水与浸润剂混合，用以稀释上述浸润剂。
在其中一些实施例中，涂料分次涂覆的步骤中，涂覆次数为2～5次。可选地，涂覆次数可以为2次、3次、4次或5次。
在其中一些实施例中，相邻两次涂覆之间间隔20min～40min。
在其中一些实施例中，采用喷涂的方式进行分次涂覆。
在其中一些实施例中，干燥处理的温度为80℃～100℃，时间为6h～12h。
进一步地，本申请的一实施方式还提供了一种玄武岩纤维织物复合材料，包括上述的改性玄武岩纤维织物和设于改性层上的环氧树脂层。
可理解地，为了提高改性玄武岩纤维织物的强度性能，使其满足车用材料的使用要求，需要在改性玄武岩纤维织物设置环氧树脂层。玄武岩纤维织物表面的改性层能够提升其与环氧树脂层的结合强度，并且还能够减少环氧树脂层对改性玄武岩纤维织物的浸润，使复合材料呈现出金黄色，进而提升制品的色彩、外观、耐磨性和耐候性。
本申请还提供了上述玄武岩纤维织物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
采用上述改性玄武岩纤维织物的制备方法形成所述改性玄武岩纤维织物；
在改性玄武岩纤维织物的改性层上形成环氧树脂层，得到玄武岩纤维织物复合材料。
此外，本申请的一实施方式还提供了一种汽车饰品，包括上述的玄武岩纤维织物复合材料。
以下为具体实施例。
实施例1
(1)配置浸润剂
按重量份数计，将80份的成膜剂、10份的甲基丙烯酰氧基硅烷、3份的硬脂酸聚氧乙烯酯、3份的十六烷基三甲基溴化铵、10份的氧化硅以及10份的助剂混合，得到浸润剂。其中，成膜剂包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液，且环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为5:1:1；硬脂酸聚氧乙烯酯的pH值为7，皂化值为80mgKOH/g，水分含量为0.5wt％；十六烷基三甲基溴化铵的pH值为7，纯度为99.3％；氧化硅的粒径为800目，比表面积为200m2/g，松装密度为0.1g/cm3，pH值为7，二氧化硅含量为99.3wt％。
(2)制备改性玄武岩纤维织物
将步骤(1)的浸润剂用水稀释，得到涂料。浸润剂与水的体积比为1：10，水温控制在25℃。
将上述涂料分3次均匀地喷涂在玄武岩纤维织物上，相邻两次喷涂之间间隔30min。其中玄武岩纤维织物的面密度为600g/m2，纤维丝束的直径为14μm，玄武岩纤维织物采用斜纹编织。
将喷涂后的玄武岩纤维织物放置于80℃的烘箱中进行干燥处理12h，得到改性玄武岩纤维织物，其中改性玄武岩纤维织物包括玄武岩纤维织物及由涂料形成的改性层，且改性层位于玄武岩纤维织物表面。
(3)制备玄武岩纤维织物复合材料
将步骤(2)的改性玄武岩纤维织物与环氧树脂复合，并采用真空导入的方式使环氧树脂在玄武岩纤维织物的改性层形成环氧树脂层，得到玄武岩纤维织物复合材料片材。
实施例2
实施例2的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂为100份。
实施例3
实施例3的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中氧化硅为15份。
实施例4
实施例4的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂中环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为4:1:1。
实施例5
实施例5的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂中环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为6:1:1。
实施例6
实施例6的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂中环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为7:1:1。
实施例7
实施例7的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(2)中玄武岩纤维织物的面密度为400g/m2
对比例1
对比例1的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)不加氧化硅。
对比例2
对比例2的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)不加十六烷基三甲基溴化铵。
对比例3
对比例3的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(2)将涂料一次性喷涂在玄武岩纤维织物上。
对比例4
对比例4的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中的成膜剂不含有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯，即成膜剂为80份的环氧树脂乳液。
对比例5
对比例5的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中的成膜剂不含有聚丙烯酸酯，即成膜剂为80份的环氧树脂乳液和聚氨酯乳液，且两者的质量比为5:1。
对比例6
对比例6的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中氧化硅为25份。
对比例7
对比例7的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：采用等量的十烷基三甲基溴化铵代替步骤(1)中的十六烷基三甲基溴化铵。
对比例8
对比例8的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂中环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为2:1:1。
对比例9
对比例9的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：步骤(1)中成膜剂中环氧树脂乳液、聚氨酯乳液及聚丙烯酸酯乳液的质量比为10:1:1。
将实施例1～7及对比例1～9制得的玄武岩纤维织物复合材料片材。观察上述片材的外观颜色和表面质量、并评估其耐磨性、耐氙灯老化性，以及玄武岩纤维织物与环氧树脂的结合强度。
其中，耐磨性测试是用样品裁切器取面积为100cm2的圆形试样，并采用Schopper磨损试验机进行测试试验。具体地，将上述圆形试样放在夹紧装置上夹紧，调节试样的凸起高度为5mm，摩擦面积约为50cm2，加上砝码使摩擦压力为19.6N，此时计数器调零并启动试验设备，每摩擦100转后需要变更摩擦方向，摩擦转数为2000转。根据圆形试样在试验后的表面磨损情况来评定耐磨性的好坏。
耐氙灯老化性测试参照GB/T-16422.2-2014进行试验。试验后按照GB/T-15596-2009的规定，用目测的方式评估色牢度和外观颜色，按GB/T-16422.2-2014表3(循环序号9)的规定，试验时间为1000h。当试样发生变色后，停止试验，并记录变色的具体时间。
表1
组别 外观颜色 耐磨性 耐氙灯老化性 表面质量 结合强度
实施例1 金黄色 好 1000h未变色 纹理清晰 好
实施例2 金黄色 好 1000h未变色 纹理清晰 好
实施例3 金黄色 好 1000h未变色 纹理清晰 好
实施例4 金黄色 好 1000h未变色 纹理清晰 好
实施例5 金黄色 好 1000h未变色 纹理清晰 好
实施例6 金黄色 良好 1000h未变色 纹路略有覆盖 良好
实施例7 金黄色 良好 1000h未变色 纹路略有覆盖 良好
对比例1 金黄色 较差 750h变色 纹理清晰 良好
对比例2 金黄色 良好 1000h未变色 表面起毛 良好
对比例3 黑色 良好 无法判断 纹路有覆盖 良好
对比例4 金黄色变暗 良好 1000h未变色 纹路有覆盖 良好
对比例5 金黄色变暗 良好 1000h未变色 纹路有覆盖 较差
对比例6 金黄色 好 1000h未变色 纹路有覆盖 良好
对比例7 金黄色 好 1000h未变色 表面起毛 较差
对比例8 金黄色变暗 良好 1000h未变色 纹路有覆盖 较差
对比例9 金黄色变暗 良好 1000h未变色 纹路有覆盖 较差
从上表1可知，实施例1～7的玄武岩纤维织物复合材料片材均表现出金黄色，且表面纹理较为清晰，同时具有较好的耐磨性和耐氙灯老化性。而对比例1的浸润剂中没有添加氧化硅，故其耐磨性和耐氙灯老化性明显降低。对比例2的浸润剂中没有添加十六烷基三甲基溴化铵，片材表面起毛，并且织物与环氧树脂层的结合较差。对比例3采用一次性喷涂的方式，所得片材变为黑色，外观品质显著降低。对比例4的成膜剂仅采用环氧树脂乳液，故其成膜效果较差，片材难以保持玄武岩织物原有的色彩，且表面纹理有覆盖。对比例5的成膜剂中不含聚丙烯酸酯乳液，其成膜性有所降低，片材的颜色和纹理发生变化，外观品质降低，且织物与环氧树脂层的结合较差。对比例6中加入相对过量的氧化硅，形成的改性层中含有较多的氧化硅颗粒，故织物与环氧树脂层的结合强度降低。对比例7采用短链季铵盐代替本申请的长链季铵盐，抗静电效果降低，片材表面起毛，且结合强度降低。对比例8和对比例9的成膜剂中三种乳液的质量比不在本申请的范围内，两者的织物颜色变暗、纹理清晰度降低，且结合强度明显降低。
本申请采用特定配比的成膜剂、偶联剂、硬脂酸聚氧乙烯酯、长碳链季铵盐、氧化硅和助剂，使制得的浸润剂具有较好的流动性和成膜性，可在玄武岩纤维织物表面形成平整的改性层，使玄武岩纤维织物与环氧树脂复合后仍能表现出金黄色的纹路、不发生变色，并且还能够提高玄武岩纤维织物的耐候性和耐磨性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种浸润剂，其特征在于，按质量份数计包括如下组分：
其中，所述成膜剂包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液，所述环氧树脂乳液、所述聚氨酯乳液及所述聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～7):1:1。
2.如权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，按质量份数计包括如下组分：
3.如权利要求1或2所述的浸润剂，其特征在于，所述环氧树脂乳液、所述聚氨酯乳液及所述聚丙烯酸酯乳液的质量比为(4～6):1:1。
4.如权利要求1或2所述的浸润剂，其特征在于，所述长碳链季铵盐含有C12～C18烷基链；
和/或，所述偶联剂包括氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷和异氰酸酯基硅烷中的至少一种；
和/或，所述助剂包括调色剂和阻聚剂中的至少一种。
5.如权利要求4所述的浸润剂，其特征在于，所述长碳链季铵盐包括十六烷基三甲基溴化铵。
6.如权利要求1～5任一项所述的浸润剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述浸润剂与水混合，得到涂料；
将所述涂料施加在目标基材上。
7.一种改性玄武岩纤维织物，其特征在于，所述改性玄武岩纤维织物包括玄武岩纤维织物及设于所述玄武岩纤维织物表面的改性层，所述改性层的制备原料包括权利要求1～5任一项所述的浸润剂。
8.如权利要求7所述的改性玄武岩纤维织物，其特征在于，所述玄武岩纤维织物的面密度为600g/m2～800g/m2；
和/或，所述玄武岩纤维织物中玄武岩纤维丝束的直径为8μm～14μm；
和/或，所述玄武岩纤维织物采用斜纹编织。
9.一种改性玄武岩纤维织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求1～5任一项所述的浸润剂与水混合，得到涂料；
将所述涂料分次涂覆在玄武岩纤维织物上，再进行干燥处理，在所述玄武岩纤维织物表面的改性层，得到所述改性玄武岩纤维织物。
10.如权利要求9所述的改性玄武岩纤维织物的制备方法，其特征在于，在所述的浸润剂与水混合步骤中，所述浸润剂与所述水的体积比为1：(5～20)。
11.如权利要求9所述的改性玄武岩纤维织物的制备方法，其特征在于，在所述涂料分次涂覆的步骤中，涂覆次数为2～5次。
12.一种玄武岩纤维织物材料复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如权利要求7或8所述的改性玄武岩纤维织物和设于所述改性层上的环氧树脂层。
13.一种玄武岩纤维织物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用权利要求9～11任一项所述的制备方法形成所述改性玄武岩纤维织物；
在所述改性玄武岩纤维织物的所述改性层上形成环氧树脂层，得到所述玄武岩纤维织物复合材料。
14.一种汽车饰品，其特征在于，所述汽车饰品包括权利要求12所述的玄武岩纤维织物复合材料。
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CN117342804A (zh) * 2023-09-20 2024-01-05 海南电网有限责任公司电力科学研究院 一种提升玄武岩纤维复合材料耐高温高湿性能的浸润剂及其制备方法

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