纤维复合材料的制备及其性能研究

《纤维复合材料的制备及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、岌合材料—生命、环瑰与富技术纤维复合材料的制备及其性能研究王广健‘，2尚德库1胡琳娜，(‘河北工业大学材料学院493信箱，天津,300130z淮北煤炭师范学院化学系，淮北，235000)摘要测定了玄武岩纤维的组成，并对玄武岩纤维进行软化、硅烷偶联剂表面活化处理。在此基础上，利用玄武岩纤维和植物纤维进行复合，制备了生态环境复合过滤材料。结果表明，玄武岩纤维在植物纤维中均匀弥散，无机纤维和有机纤维各自的优良特性得到了充分的发挥。利用无规线团模型对其结构进行了描述，采用逾渗模型对其过滤性能进行分析，并讨论了打浆度、玄武岩纤维含量、胶粘剂等因素对复合材料性能的影响。制备的复合材料具有可重

2、复使用、性能价格比高、对环境无二次污染，符合对环境协调、环境友好的生态环境材料的要求。关锐词生态复合材料纤维结构模型传统的材料研究、开发与生产往往过多地追求良好的使用性能，而对材料的生产使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源，并造成环境污染，危及人类生存的严峻事实重视不够。生态环境材料(Ecomaterials)由于具有满意的使用性能和优良的环境协调性(对资源和能源消耗少，对环境污染小和循环再生利用率高)，有助于解决资源短缺，从源头上控制污染，实现“零排放”，有利于促进社会经济的可持续发展，因此引起了研究者的广泛关注[’一引。我国是一个贫林的国家，探讨替代木浆生产功能材料的方法对

3、降低成本，减少环境污染具有深远的现实意义和历史意义。生产玄武岩纤维的原料属于玄武岩、辉绿岩与角闪岩，在地球上分布广泛。玄武岩纤维含有三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化钦及氧化钠等成分，具有多孔结构和无规则的排列方式，其中的气孔可分为封闭气孔和开放气孔，分别呈图球形和管状，其比重小，空隙率高，比表面积大，耐腐蚀性强，具有无毒性、不燃性以及较好的力学性能，降解后即成为土镶的母质[61，因而对环境友好，可用于制备热绝缘材料、抗震材料、复合材料等「7-91本文采用我们课题组经熔融、拉丝等工艺制备的具有优良的物理、力学性能和抗化学腐蚀性的玄武岩纤维[lo)，以研制的纤维软化剂处理玄武岩纤维，制

4、备了无机纤维一植物纤维复合过滤材料，并利用无规线团(网络)模型和逾渗理论对其结构进行了初步的探讨。制备的含50%玄武岩纤维复合过滤材料具有耐折度较高、抗张强度好、价格低廉、使用寿命长、可完全降解以及较好的过滤性能和节省大量的植物纤维等优点，使无机纤维和有机纤维的性能得到了充分的发挥。该纤维复合材料体现了环境协调性，从源头上控制污染、符合污染“零排放”的绿色化要求。1玄武岩纤维特性与处理1.1玄武岩纤维的成分及主要物化性质玄武岩纤维中的化学成分对其物理化学性能及表面处理的结果有着重要的影响。为此在P1ILIPSX130EDS电子探针能谱仪上进行玄武岩纤维元素含量的测定，其主要成分如

5、下(原子wt%):O二42.80,Na=1.28,Mg二6.34,Al=7.97,Si=17.58,S二0.57,K二0.79,Ca=20.38,Ti二0.71,Mn=0.54,Fe=1.04。二氧化硅是最主要的成分，被称为网络形成物，它可保持玄武岩纤维的化学稳定性和机械强度，但其含量高时，玄武岩熔融的温度和粘度较高，给拉丝带来困难，故可根据需要添加其他氧化物以降低融点并赋予玄武岩纤维所需要的特性。另外，氧化钙含量较高，这对提高玄武岩纤维的耐久性、耐水性及机械强度是有利的。玄武岩纤维中的三氧化二铝的含量也较高，它可以提高玄武岩纤维的耐久性、化学稳定性、热稳定性和机械强度，这为提高

6、复合材料的力学等性能提供了良好的基础。玄武岩纤维为非晶态物质.使用沮度大于玻瑞纤维，一般在二、复合材料与环度一263℃一900℃，导热系数低，在25℃下玄武岩纤维板的导热系数为。04W"m.K。在耐水性方面远远优手玻璃纤维，吸湿能力只有。.2%一0.396，而且其吸收能力不随时间变化，这就保证了它在使用过程中的热稳定性和长寿命[n71.2玄武岩纤维软化剂的制备和预处理k4将凡士林、石蜡、硬脂酸、变压器油按一定的比例混合、加热、搅拌及触化，达一定温度后，加人一定比例的非离子表面活性荆平平加，继续搅拌一定时间再加人阳离子表面活性剂，搅拌一段时间，加人适量的水，继续搅拌20min，即得

7、到稳定的乳液。这里凡士林、石蜡、变压器油对玄武岩纤维起润滑、成膜和软化作用;平平加的作用是降低水的表面张力，使油相均匀地分散在水中，形成均匀稳定的乳液;硬脂酸是辅助乳化剂，因为平平加不能使石蜡乳化，需加人一定量的硬脂酸后，平平加才能将石蜡乳化;阳离子表面活性剂为双佩双胺与甲醛缩合物的醋酸盐溶液，它在保证玄武岩纤维强度的同时，还具有一定的活性，降低水的表面张力，增加乳液的稳定性。乳液稳定性试验表明，在20g乳液中加人120g水稀释，摇匀，放置三个月，无分层、破乳现象;乳液储藏半年以