一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料的生產(chǎn)和制造領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材 料。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市面上的復(fù)合材料主要是的是兩種或者兩種以上的不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物 理或化學(xué)的方法組成具有新性能的材料；由于材料本身分為有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料，兩者在 性能上差別較大，但是通過(guò)將兩者相互結(jié)合，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，最終混合結(jié)合后得到的復(fù)合材 料的綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原有材料，實(shí)用效果較好。
[0003] 目前市面上通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，其本身硬度硬度好，強(qiáng)度大，適用于高強(qiáng)度 的機(jī)械制造領(lǐng)域，但是由玻璃纖維本身的性質(zhì)決定，其本身韌性和延展性較差，同時(shí)當(dāng)材料 表面遭遇撞擊后，其表面容易磨損，這些因素大大影響了纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的應(yīng)用范圍 和使用壽命，不能滿(mǎn)足企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中作為機(jī)械零部件的生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種綜合性能較好，韌性和延展性較 好，同時(shí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材 料，所述的復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù)如下：聚異戊二烯20~24份，環(huán)氧酚醛樹(shù)脂22~ 26份，聚乙烯18~22份，植物纖維粉末10~15份，輕質(zhì)碳酸鈣6~8份，增塑劑2. 0~ 2. 5份，硅酸酯偶聯(lián)劑1. 2~1. 4份，十二烷基苯磺酸鈉3~4份，玻璃纖維4. 5~5. 5份， 無(wú)機(jī)晶須3. 5~4. 5份，硬脂酸鋅1~2份，聚乙烯蠟1. 5~2. 4份，色粉2. 5~3. 0份。
[0006] 本發(fā)明所述的植物纖維粉末為稻草猜桿，小麥猜桿，大豆猜桿和玉米猜桿中的一 種，所述植物纖維粉末的含水率不超過(guò)5% ;植物纖維粉末中必然含有少量的水分，為了避 免這些水分在混合過(guò)程中影響其他原料的結(jié)合效果，需要通過(guò)烘干的方式將其去除。
[0007] 本發(fā)明所述的玻璃纖維為鋁硼硅酸鹽纖維和鈉鈣硅酸鹽纖維中的一種，所述的玻 璃纖維中氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)10% ;氧化鈉的含量決定了玻璃纖維的酸堿性，本發(fā)明 主要采用無(wú)堿或中堿類(lèi)的玻璃纖維，避免了堿性材料對(duì)其他組分在混合過(guò)程中的影響。
[0008] 本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)晶須為碳化硅晶須，氧化鋁晶須，氮化硅晶須和氧化鋅晶須中 的一種或者幾種以任意比例的混合；所述的無(wú)機(jī)晶須的直徑為〇. 1~〇. 3ym，長(zhǎng)度為10~ 50um〇
[0009] 本發(fā)明所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯中 的一種或幾種以任意比例的混合；當(dāng)植物纖維與一些玻璃化溫度和熔融流動(dòng)粘度較高的樹(shù) 脂進(jìn)行復(fù)合時(shí)，往往加工困難，常常需要添加增塑劑來(lái)改善其加工性能。增塑劑可以使高分 子制品的塑性增加，改進(jìn)其柔性、延伸性和加工性。。
[0010] 本發(fā)明所述的聚異戊二烯重量份數(shù)為環(huán)氧酚醛樹(shù)脂和聚乙烯兩者重量份數(shù)之和 的二分之一。
[0011] 本發(fā)明所提供的一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的制備方法，其詳細(xì)的制備方法如 下： 1)將聚異戊二烯、環(huán)氧酚醛樹(shù)脂、聚乙烯和植物纖維粉末投入到混合機(jī)中進(jìn)行混合和 烘干操作，攪拌1~2h，混合過(guò)程中，緩慢加入硬脂酸鋅，得到混合填料。
[0012] 2)將玻璃纖維、無(wú)機(jī)晶須和輕質(zhì)碳酸鈣加入到超聲波粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎過(guò) 程中加入硅酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)粉碎〇. 5h，粉碎完成后進(jìn)行過(guò)濾和干燥操作，干燥過(guò)程完成后 加入十二烷基苯磺酸鈉繼續(xù)進(jìn)行混合操作，最終得到輔助填料。
[0013] 3)將步驟1)中得到的混合填料和步驟2)中得到的輔助填料加入到高混機(jī)，在 100~120°C的條件下，持續(xù)混合lh，混合過(guò)程中緩慢加入聚乙烯蠟和增塑劑，再將其余原 料在180~230°C的條件下，全部加入到混合體系中，持續(xù)混合20~30min，得到熔融狀態(tài) 的下的混合產(chǎn)品。
[0014] 4)將步驟3)中得到的混合產(chǎn)品進(jìn)行逐級(jí)降溫冷卻，逐級(jí)降溫速率為10°C/20min， 當(dāng)產(chǎn)品降溫到160 °C時(shí)，將其投入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出操作，最終得到產(chǎn)品。
[0015] 本發(fā)明所述的通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的制備方法，步驟2)的超聲波粉碎過(guò)程 中，超聲波粉碎機(jī)中采用的介質(zhì)為乙醇和水的混合溶液，其中混合溶液中乙醇和水的體積 比為1:1。
[0016] 本發(fā)明所述的通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的制備方法，步驟4)中的逐級(jí)降溫操作優(yōu) 選為：原料分別在 220 °C，210°C，200 °C，190 °C，180 °C，170 °C，160 °C，150°C的各個(gè)溫度段逐 級(jí)降溫，每個(gè)溫度段的保溫時(shí)間為20min。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明以三種有機(jī)聚合物為原料，通過(guò)配合著玻璃纖維添加 的無(wú)機(jī)晶須和植物纖維粉末結(jié)構(gòu)，在保證了復(fù)合材料本身較高的硬度和力學(xué)性能的情況 下，提高了復(fù)合本身的韌性和抗沖擊性，無(wú)機(jī)晶須與有機(jī)聚合物充分接觸和混合，其較小的 顆粒均勻分布在有機(jī)聚合物之間，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保證材料本身的穩(wěn)定性，同時(shí)通過(guò)十二 烷基苯磺酸鈉和硅酸酯的組合作用，使得無(wú)機(jī)晶須和玻璃纖維在復(fù)合材料中可以發(fā)生一定 距離的偏移，而不影響復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了復(fù)合材料的延展性，提高了 復(fù)合材料本身的使用壽命，最終提高了復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0019] 實(shí)施例1: 一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù) 如下：聚異戊二烯20份，環(huán)氧酚醛樹(shù)脂22份，聚乙烯18份，稻草粉末10份，輕質(zhì)碳酸鈣6 份，鄰苯二甲酸二丁酯2. 0份，硅酸酯偶聯(lián)劑1. 2份，十二烷基苯磺酸鈉3份，鋁硼硅酸鹽纖 維4. 5份(氧化鈉含量3. 2%)，碳化硅晶須3. 5份，硬脂酸鋅1份，聚乙烯蠟1. 5份，色粉2. 5 份。
[0020] 通過(guò)上述配方進(jìn)行生產(chǎn)，最終得到的復(fù)合材料的硬度為62HRR，橫向拉伸強(qiáng)度為 42. 13MPa，其沖擊強(qiáng)度7. 26KJ?mm2,彎曲彈性模量為2121MPa。
[0021] 實(shí)施例：2:-種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù) 如下：聚異戊二烯24份，環(huán)氧酚醛樹(shù)脂26份，聚乙烯22份，小麥秸桿粉末15份，輕質(zhì)碳酸 鈣8份，鄰苯二甲酸二辛酯2. 5份，硅酸酯偶聯(lián)劑1. 4份，十二烷基苯磺酸鈉4份，鈉鈣硅酸 鹽纖維5. 5份(氧化鈉含量7. 6%)，氧化鋁晶須4. 5份，硬脂酸鋅2份，聚乙烯蠟2. 4份，色粉 3.0 份。
[0022] 通過(guò)上述配方進(jìn)行生產(chǎn)，最終得到的復(fù)合材料的硬度為60HRR，橫向拉伸強(qiáng)度為 43. 13MPa，其沖擊強(qiáng)度7. 75KJ?mm2,彎曲彈性模量為2189MPa。
[0023] 實(shí)施例3:-種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，，所述的復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù) 如下：聚異戊二烯21份，環(huán)氧酚醛樹(shù)脂23份，聚乙烯19份，大豆秸桿粉末12份，輕質(zhì)碳酸 鈣7份，癸二酸二辛酯2. 2份，硅酸酯偶聯(lián)劑1. 3份，十二烷基苯磺酸鈉3. 4份，鈉鈣硅酸鹽 纖維4. 8份(氧化鈉含量9. 8%)，碳化硅晶須1. 4份，氮化硅晶須1. 5份，硬脂酸鋅1. 5份，聚 乙烯蠟2. 2份，色粉2. 8份。
[0024] 通過(guò)上述配方進(jìn)行生產(chǎn)，最終得到的復(fù)合材料的硬度為61HRR，橫向拉伸強(qiáng)度為 45. 13MPa，其沖擊強(qiáng)度7. 46KJ?mm2,彎曲彈性模量為2230MPa。
[0025] 實(shí)施例4:一種通過(guò)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，，所述的復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù) 如下：聚異戊二烯23份，環(huán)氧酚醛樹(shù)脂25份，聚乙烯21份，玉米秸桿粉末14份，輕質(zhì)碳酸 鈣7. 5份，鄰苯二甲酸二丁酯0. 8份、鄰苯二甲酸二辛酯0. 8份、癸