一種復(fù)合纖維片材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維片材的制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述高強度纖維的與熱固性樹脂的體積比為5~40:100；混合均勻后在190℃~250℃下保溫1h~6h，并壓制成型。所述高強度纖維的抗張強度為5.2~12.0GPa，纖維直徑為1~20μm，纖維長度為100~500mm。該復(fù)合纖維片材具有強度高，抗腐蝕性能強、比重輕、膨脹系數(shù)小、抗磨能力強等特點，可廣泛用于在航天航空、機械、石油化工等領(lǐng)域。
【專利說明】一種復(fù)合纖維片材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維片材的制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各行各業(yè)的飛速發(fā)展，對工業(yè)用纖維的要求越來越高，尤其要求其具有良好的強度和抗腐蝕性能。各種材料要求更高的功能性，要求可不損害由樹脂、陶瓷、金屬等固體材料形成的基體特性而較好地改良電特性、機械特性、熱特性等物性的添加劑，此外，還需求提高燃料油、潤滑劑等液體物性的添加劑等。陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機械震動等優(yōu)點，因而在機械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、電子等行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合纖維片材的制備方法，該復(fù)合纖維片材中使用的高強度纖維為陶瓷纖維，其抗張強度為5.2^12.0GPa0利用該制備方法制得的復(fù)合纖維片材具有強度高，抗腐蝕性能強、比重輕、膨脹系數(shù)小、抗磨能力強等特點。
[0004]一種復(fù)合纖維片材的制備方法，其特征在于:包括下述工藝:將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ;混合均勻后在190°C~250°C下保溫ltT6h，并壓制成型。
[0005]其中，所述高強度 纖維的抗張強度為5.2^12.0GPa,纖維直徑為f 20 μ m,纖維長度為100~500_ ；
[0006]所述熱固性樹脂材料為不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚酰亞胺樹脂。
[0007]本發(fā)明所述復(fù)合纖維片材的制備方法優(yōu)選所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為20~40:100。
[0008]本發(fā)明所述復(fù)合纖維片材的制備方法優(yōu)選混合均勻后在190°C ~220°C下保溫lh~3h。
[0009]本發(fā)明所述復(fù)合纖維片材優(yōu)選所述熱固性樹脂材料的粘度至少為15Pa.S。
[0010]本發(fā)明所述高強度纖維優(yōu)選所述纖維的抗張強度為8.0-12.0GPa,纖維直徑為5~20 μ m,纖維長度為100~300臟。
[0011]本發(fā)明所述高強度纖維優(yōu)選所述纖維的抗張強度為10.(Tl2.0GPa，纖維直徑為10-20μ--，纖維長度為100~200臟。
[0012]上述高強度纖維優(yōu)選按下述方法制備:
[0013]一種高強度纖維的制備方法，包括陶瓷原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0014]Al2O3 50% ~70%
[0015]SiO2 20%~40%[0016]SiC 10%~20%
[0017]所述A1203、SiO2和SiC的平均粒徑均在150nm以下。
[0018]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0019]Al2O3 60% ~70%
[0020]SiO2 20% ~30%
[0021]SiC 10%" 15%
[0022]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0023]Al2O3 63%
[0024]SiO2 25%
[0025]SiC12%。
[0026]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選所述A1203、SiO2和SiC的粒徑為50nm~120nmo
[0027]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選所述A1203、SiO2和SiC的粒徑為50nm~80nmo`
[0028]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選所述制漿步驟為:將陶瓷原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為20000-500000。
[0029]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選所述紡絲步驟為:所述高聚物基體材料的分子量為100000~500000。
[0030]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
[0031]本發(fā)明所述高強度纖維的制備方法中優(yōu)選所述制備方法包括下述工藝步驟:
[0032]①陶瓷原料處理:按比例備料，將Al203、Si02和SiC的平均粒徑均在150nm以下的原料均勻混合；
[0033]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為20000~500000，攪拌均勻；
[0034]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至100°C ~120°C，保溫0.5^1h,隨后以10(T200m/min的速度進(jìn)行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲；
[0035]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以5°C /min的速度，升溫至14000C ~1800°C，處理 2~24h。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述高強度纖維的與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ;混合均勻后在190°C ~250°C下保溫ltT6h，并壓制成型。所述高強度纖維的抗張強度為5.2~12.0GPa，纖維直徑為f 20 μ m，纖維長度為10(T500mm。所用高強度纖維以A1203、SiO2, SiC等高強度原料為基質(zhì)，以高聚物為基體，采用熔融紡絲法進(jìn)行紡絲制成。該復(fù)合纖維片材具有強度高，抗腐蝕性能強、比重輕、膨脹系數(shù)小、抗磨能力強等特點，可廣泛用于在航天航空、機械、石油化工等領(lǐng)域。
【具體實施方式】[0037]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0038]實施例1
[0039]①陶瓷原料處理:按比例備料，將Al203、Si02和SiC的平均粒徑均在IOOnm原料均勻混合；
[0040]Al2O3 63%
[0041]SiO2 25%
[0042]SiC12%。
[0043]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于聚乙二醇中，所述聚乙二醇的分子量為300000，攪拌均勻；
[0044]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至10(TC，保溫lh，隨后以120m/min的速度進(jìn)行紡絲,直徑為10 μ m的原絲；
[0045]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以5°C /min的速度，升溫至1650°C，處理 12h。
[0046]所得纖維抗張強度為8.3GPa,纖維直徑為10 μ m,纖維長度為130mm。
[0047]復(fù)合板材按下述 方法制備:將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，高強度纖維與環(huán)氧樹脂的體積比為20:100，環(huán)氧樹脂的粘度為20Pa.S，200°C下固化lh。
[0048]實施例2
[0049]①陶瓷原料處理:按比例備料，將Al203、Si02和SiC的平均粒徑均在IOOnm原料均勻混合；
[0050]Al2O3 63%
[0051]SiO2 25%
[0052]SiC12%。
[0053]②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于聚乙二醇中，所述聚乙二醇的分子量為300000，攪拌均勻；
[0054]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至10(TC，保溫lh，隨后以150m/min的速度進(jìn)行紡絲,直徑為5μηι的原絲；
[0055]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以5°C /min的速度，升溫至1700°C，處理 12h。
[0056]所得纖維抗張強度為6.1GPa,纖維直徑為5 μ m,纖維長度為260mm。
[0057]復(fù)合板材按下述方法制備:將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，高強度纖維與環(huán)氧樹脂的體積比為30:100，環(huán)氧樹脂的粘度為15Pa.S，190°C下固化1.5h。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合纖維片材的制備方法，其特征在于:包括下述工藝:將高強度纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ;混合均勻后在190°C~250°C下保溫lh~6h，并壓制成型， 其中，所述高強度纖維的抗張強度為5.2^12.0GPa，纖維直徑為f 20 μ m，纖維長度為100~500mm ； 所述熱固性樹脂材料為不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚酰亞胺樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為 20~40:100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:混合均勻后在190°C~220°C下保溫lh~3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱固性樹脂材料的粘度至少15Pa.S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高強度纖維按下述方法制備:包括陶瓷原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，所述陶瓷原料處理的步驟中，所述陶瓷原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成: Al2O3 50% ~70% SiO2 20%"40% SiC 10%"20% 所述A1203、SiO2和SiC的平均粒徑均在150nm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述A1203、SiO2和SiC的粒徑為50nm~120nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述制漿步驟為:將陶瓷原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為20000-500000。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述紡絲步驟為:所述高聚物基體材料的分子量為100000~500000。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述高強度纖維制備方法包括下述工藝步驟: ①陶瓷原料處理:按比例備料，將Al203、Si02和SiC的平均粒徑均在150nm以下的原料均勻混合； ②制漿:將步驟①所得陶瓷原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為20000~500000，攪拌均勻； ③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至100℃~120°C，保溫0.5~lh，隨后以100~200m/min的速度進(jìn)行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲； ④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以5°C/min的速度，升溫至14000C ~1800°C，處理 2~24h。
【文檔編號】D01F9/08GK103804867SQ201210461381
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】張子瑜 申請人:大連捌伍捌創(chuàng)新工場科技服務(wù)有限公司