CN106854343A

CN106854343A - 玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用

Info

Publication number: CN106854343A
Application number: CN201710023410.1A
Authority: CN
Inventors: 黄明
Original assignee: Sichuan Aerospace Wuyuan Composite Co Ltd
Current assignee: Sichuan Aerospace Wuyuan Composite Co Ltd
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: CN106854343B

Abstract

本发明提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用，涉及复合材料技术领域。其制备方法包括在氧化石墨烯溶液中加入偶联剂处理玄武岩纤维和玻璃纤维组成的混合纤维，再经低温等离子法处理得到改性增强材料。改性增强材料和混有纳米二氧化锆的热固性树脂通过固化成型工艺制备得到玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。该制备方法工艺简单，纤维增强体和树脂均进行过一定的改性处理，增强树脂具有很好的一致性，同时兼具玄武岩纤维和玻璃纤维的优异特性，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，能够将其应用于建筑材料领域，具有良好的开发应用前景。

Description

玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及复合材料领域，且特别涉及一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用。

背景技术

现有的复合材料领域，一般以玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维作为增强体制备复合材料，是目前最优发展前景的新型结构功能材料。但是大部分的高性能纤维的价格较高，只用于军事领域，只有玻璃纤维较广泛应用于民事领域。但是玻璃纤维的生产过程对人体伤害大，不利于节能环保。

目前玄武岩纤维以其独特的性能和优点越来越受到青睐。玄武岩是一种高性能火山岩组分，将玄武岩石料在1450～1500℃熔融后通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成连续纤维，成为玄武岩纤维。其作为一种新型硅酸盐纤维，其具有优良的耐化学性能，特别是耐碱性能。原料来源广泛，成本低。耐高温、耐酸碱腐蚀性能优异、电磁波透过性好、吸湿率低，在冶金、化工、建筑、航空航天、兵器等领域具有广阔的应用前景。玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。

发明人研究发现，目前绝大部分玄武岩纤维增强树脂是以单一的玄武岩纤维和树脂固化成型，制品的抗拉强度、弹性模量均较低，不能满足复合材料多种性能的需求。同时，对增强树脂而言，增强材料纤维与基体树脂的界面性能对于复合材料的最终性能有着重要影响。如果增强树脂复合材料中的纤维材料与树脂的界面性能差，会导致复合材料的力学性能下降，复合材料在使用过程中容易出现分层现象，导致复合材料受到破坏。大部分纤维，例如玻璃纤维、玄武岩纤维等，表面光滑、活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与树脂基体的浸润性差。其与树脂的复合材料往往使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，此制备方法简单、易操作、成本低廉，适用于工业化生产。

本发明的另一目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，此增强树脂综合性能优良，力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高。

本发明的第三个目的在于提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其包括以下步骤：

将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料。按照重量份数计，混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份。

将增强材料置于等离子发生装置，以CF₄、N₂、O₂、CCl₄中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到改性增强材料。

将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在第一混合物中加入助剂得到第二混合物，助剂包括固化剂、促进剂、分散剂，纳米二氧化锆与热固性树脂的质量比为0.5～2:60～80。

采用固化成型工艺，以改性增强材料和第二混合物为原料，使液态热固性树脂交联固化后形成与改性增强材料成一体的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。

本发明提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，其根据上述制备方法制备得到。

本发明还提出一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料的应用。

本发明实施例的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂及其制备方法、应用的有益效果是：玄武岩纤维具有稳定好、电绝缘性好、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优点，综合性能优良，原料成本低廉，天然环保，性价比高。玻璃纤维具有强度高、耐腐蚀、隔热、隔音、电绝缘性好、吸水少等优点。采用一定比例的玄武岩纤维和玻璃纤维作为增强体，可以充分发挥玄武岩纤维和玻璃纤维各自的优异性能，提高复合材料的刚度、强度、化学稳定性等各方面的性能，并且在一定程度上降低材料的成本。同时，在纤维中添加氧化石墨烯，并通过偶联剂和低温等离子体法对材料进行表面改性处理。一方面氧化石墨烯本身可增加复合材料的力学性能和耐腐蚀性能，另一方面偶联剂改性和等离子体改性处理，极大地增强了氧化石墨烯与纤维的界面性能以及增强体与树脂基体的界面性能，对于提高复合材料各方面的性能都有极大的增强作用，并能够大幅度提升复合材料的使用寿命。通过上述制备方法制备得到的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂综合性能优良，特别是力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高，能够应用于制备建筑材料，在房屋、桥梁、海港码头、隧道、沿海防护工程等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑寿命的作用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂进行具体说明。

本发明实施例提供的一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法。

以重量份为40～60份的玄武岩纤维和重量份为20～30份玻璃纤维混合得到的混合纤维为增强树脂的增强体。

玄武岩纤维作为一种新型硅酸盐纤维，具有优良的耐化学性能，特别是耐碱性能。原料来源广泛，成本低。耐高温、耐酸碱腐蚀性能优异、电磁波透过性好、吸湿率低。同时，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、吸湿性下、拉伸强度高、价格最为低廉。采用一定比例的玄武岩纤维和玻璃纤维作为增强树脂的增强体，可以充分发挥玄武岩纤维和玻璃纤维各自的优异性能，提高复产品的刚度、强度、化学稳定性等各方面的性能，并且在一定程度上降低材料的成本。

首先，将氧化石墨烯分散于稀释剂中，加入偶联剂制得的纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料。具体为，将氧化石墨烯按料液比10～20mg/mL加入到稀释剂中，再加入质量分数为稀释剂1～5％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维40～60min，真空条件下干燥20～50min得到增强材料。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成正六边形呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有独特的二维纳米结构和多种优异性能。氧化石墨烯结构与石墨烯相似，羟基和环氧基位于氧化石墨烯的基面上，羰基和羧基主要分布在氧化石墨烯的边缘。这些基团使氧化石墨烯相比石墨烯，与聚合物有更好的相容性，且能够在极性溶剂中实现长时间的均匀分散。在增强树脂中添加氧化石墨烯，可以形成复合材料体系，大幅度提高产品的耐冲击性、耐疲劳性、耐化学腐蚀性等。

将氧化石墨烯分散于稀释剂中，再加入偶联剂后处理混合纤维，一方面使混合纤维上附着氧化石墨烯，使氧化石墨烯与混合纤维共同成为增强树脂的增强体，使产品的功能更具多样化，各项性能更为优异。其中，稀释剂优选为水、丙酮、乙醇、甲苯、环己酮、乙二醇、苯乙烯中的一种或几种。氧化石墨烯中含有大量的含氧官能团，包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。由于氧化石墨烯存在大量的含氧官能团，从而表现为极强的亲水性，可以高度分散在水溶液或其他亲水性溶剂中。

另一方面，纤维处理液中含有偶联剂，偶联剂可以对纤维和氧化石墨烯进行改性。增强体和树脂基体之间的微观接触直接影响复合材料的力学性能。玄武岩纤维和玻璃纤维的表面光滑活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与树脂基体直接混合后的界面性能较差。经偶联剂处理后增强体的表面发生偶联反应，产生大量的凸起，整个表面变得粗糙，极大地改善增强体和树脂基体的界面性能。优选地，偶联剂选用硅烷类偶联剂。

其次，增强材料经低温等离子法处理得到改性增强材料。具体为，将增强材料置于等离子发生装置，以CF₄、N₂、O₂、CCl₄中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间为3～15min得到改性增强材料。

增强材料中，氧化石墨烯附着在混合纤维表面，但由于氧化石墨烯与混合纤维的界面结合强度比较低，其对增强材料的性能改善受到限制。通过等离子体表面改性，通过等离子体与材料表面发生碰撞，使混合纤维表面和氧化石墨烯表面的部分化学键断开，形成化学活性高的自由基，继而形成新的化学键，材料表面的极性和化学反应活性得到增强，提高材料的界面相容性，使增强材料形成更高性能的改性增强材料。同时，氧化石墨烯不是简单的粘结在混合纤维的表面，而是通过化学键链接在混合纤维表面，赋予混合纤维表面新的特性，对提高混合纤维增强树脂的性能起到更大的作用。

优选地，以CF₄为反应气体，气体CF₄具有温和的刻蚀作用和极强的氟化特性，可在混合纤维和氧化石墨烯表面引入含氟官能团，降低材料的表面能。

低温等离子法的操作简单、适用性强、处理效果好，改性时间短，材料性能损失小，质量可靠，改变了材料表面的物理形态及化学组成，进而改善其各方面的性能，有助于材料的进一步功能化和应用。

再次，按照质量比0.5～2:60～80将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在第一混合物中加入助剂得到第二混合物，助剂包括固化剂、促进剂、分散剂。

热固性树脂具有良好的电性能、力学性能以及粘结性能，包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂和双马来酰亚胺树脂等，是一种性能优异的树脂基体。纳米粒子表面的非配位原子多，与树脂基体发生物理和化学结合的可能性大，可以起到增强界面结合，并承担一定载荷的作用。纳米二氧化锆粒径小、稳定性强，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温的性能，机械、热学、电学、光学性质良好。将纳米二氧化锆与热固性树脂混合，能够进一步增强树脂基体的耐腐蚀能力和力学性能，特别是能够使增强树脂对沿海地区的盐雾产生较强的抗腐蚀能力，延长产品的使用寿命。特别是当纳米二氧化锆与热固性树脂的质量比1:70时，为对腐蚀介质表现出最佳的屏蔽作用，产品的耐腐蚀性能最强。

纳米粒子的粒径比较小，比表面积大，容易发生团聚，导致在树脂中的分散性差。通过加入分散剂，保证纳米二氧化锆能够在树脂中良好分散。分散剂优选为聚烯烃类、聚烯烃盐类、聚羧酸类、聚羧酸盐类、聚丙烯酸类、聚酐类、聚硅氧烷类、聚氧乙烯类、聚氧丙烯类、马来酸酐类、马来酸酐类、聚ε-己内酮类高分子化合物中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂75～100份和呋喃树脂15～25份。

环氧树脂具有良好的化学稳定性、绝缘性、抗腐蚀性，且粘结性能好以及具有很高的机械强度。但单纯的环氧树脂固化物较脆，抗冲击强度及耐热冲击性能较差。呋喃树脂是一类含呋喃环的聚合物总称，环氧树脂可以与呋喃树脂交联成复杂的体型结构产物，使树脂基体既有呋喃树脂优良的耐酸、耐湿性，又有环氧树脂的粘结性。

进一步地，在本发明较佳实施例中，按照重量份数计，热固性树脂还包括不饱和聚酯树脂5～10份。

不饱和树脂的工艺性能优良，可在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活。加入该重量份的不饱和树脂可以降低固化成型的温度和压力，反应条件更为温和。进一步地，选用乙烯基树脂，其是国内外公认的耐腐蚀树脂，树脂链中的R基团可以屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能和耐水解稳定性；乙烯基树脂中，酯键较少，保证了在酸、碱溶液中的水解稳定性；树脂链上的仲羟基与玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合材料的强度；环氧树脂主链，它可以赋与乙烯基树脂韧性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。

进一步地，在本发明较佳实施例中，第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂的重量比为300:10～30:1～5:0.5～5。固化剂优选为过氧化甲乙酮、过氧化甲苯酸叔丁酯、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、间苯二胺、低分子聚酰胺651或三乙烯四胺。促进剂优选为环烷酸钴、萘酸钴、异辛酸钴或二乙基苯胺。采用上述的配比，能够加快固化速度，增强固化效果。

最后，采用固化成型工艺，以上述得到的改性增强材料和第二混合物为原料，使液态热固性树脂交联固化后形成与改性增强材料成一体的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。

进一步地，在本发明较佳实施例中，固化成型工艺的条件为加压0.8～2MPa，于0～50℃下固化反应0.5～1h，再置于80～100℃固化反应0.5～1h。

热压温度对于复合材料的力学性能有很大的影响，温度低，树脂不能完全熔融，难以均匀渗透到每根纤维之间，与纤维粘结不好，因而复合材料的力学性能差，温度过高，树脂容易裂解，性能变差。加压是为了加快树脂在模具内的流动，使其与纤维充分浸润，增加两者的接触面积，提高复合材料的力学性能。压力过大，容易将纤维束压紧，纤维间的缝隙变小，树脂难以浸润每根纤维。采用上述固化机制，可以使增强体和树脂基体充分反应，得到性能最优异的复合材料，且反应条件温和，有害物质生成少。

本发明实施例还提供一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，根据上述的制备方法制备得到。

本发明实施例提供的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的力学性能优异，综合性能优良，特别是耐腐蚀性能优异，原料成本低廉，性价比高，使用寿命长。可以应用于制备建筑材料，在房屋、桥梁、海港码头、隧道、沿海防护工程等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑寿命的作用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，其根据以下步骤制备得到。

首先，将氧化石墨烯按料液比15mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液3％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维50min，真空条件下干燥40min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括50份的玄武岩纤维和25份的玻璃纤维。

其次，将增强材料置于等离子发生装置，以CF₄为反应气体，反应压力为15Pa，反应功率为150W，反应时间为10min得到改性增强材料。

再次，按照质量比1:70将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为300:30:2:1的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂80份和呋喃树脂20份。

最后，将改性增强纤维材料和热固性树脂混合后放入固化成型装置，加压1MPa，于30℃下固化反应0.8h，再置于90℃固化反应0.8h制得。

实施例2

首先，将氧化石墨烯按料液比10mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液1％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维40min，真空条件下干燥50min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括40份的玄武岩纤维和30份的玻璃纤维。

其次，将增强材料置于等离子发生装置，以N₂为反应气体，反应压力为10Pa，反应功率为200W，反应时间为15min得到改性增强材料。

再次，按照质量比0.5:60将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为300:10:5:0.5的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂75份和呋喃树脂15份。

最后，将改性增强纤维材料和热固性树脂混合后放入固化成型装置，加压2MPa，于0℃下固化反应1h，再置于80℃固化反应1h制得。

实施例3

首先，将氧化石墨烯按料液比20mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液5％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维60min，真空条件下干燥50min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括60份的玄武岩纤维和20份的玻璃纤维。

其次，将增强材料置于等离子发生装置，以CCl₄为反应气体，反应压力为30Pa，反应功率为100W，反应时间为3min得到改性增强材料。

再次，按照质量比2:80将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为300:15:1:5的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂100份和呋喃树脂25份。

最后，将改性增强纤维材料和热固性树脂混合后放入固化成型装置，加压0.8MPa，于50℃下固化反应0.5h，再置于100℃固化反应1h制得。

实施例4

首先，将氧化石墨烯按料液比15mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液4％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维60min，真空条件下干燥40min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括55份的玄武岩纤维和25份的玻璃纤维。

其次，将增强材料置于等离子发生装置，以O₂为反应气体，反应压力为15Pa，反应功率为150W，反应时间为6min得到改性增强材料。

再次，按照质量比1.5:70将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为300:20:3:2的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂75份、呋喃树脂15份、不饱和聚酯树脂10份。

最后，将改性增强纤维材料和热固性树脂混合后放入固化成型装置，加压1MPa，于30℃下固化反应0.9h，再置于80℃固化反应1h制得。

实施例5

首先，将氧化石墨烯按料液比15mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液2％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维50min，真空条件下干燥30min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括50份的玄武岩纤维和25份的玻璃纤维。

再次，按照质量比1:70将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为100:10:2:1的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂80份、呋喃树脂20份、不饱和聚酯树脂5份。

实施例6

首先，将氧化石墨烯按料液比15mg/mL加入到水溶液中，再加入质量分数为水溶液3％的偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到纤维处理液。用纤维处理液处理混合纤维60min，真空条件下干燥50min得到增强材料。其中，按照重量份数计，混合纤维包括60份的玄武岩纤维和25份的玻璃纤维。

其次，将增强材料置于等离子发生装置，以CF₄为反应气体，反应压力为15Pa，反应功率为150W，反应时间为5min得到改性增强材料。

再次，按照质量比0.5:80将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合，机械搅拌后得到第一混合物。按重量比第一混合物：固化剂：促进剂：分散剂为300:10:2:1的比例在第一混合物中加入固化剂、促进剂、分散剂得到第二混合物。其中，按照重量份数计，热固性树脂包括环氧树脂75份、呋喃树脂20份、不饱和聚酯树脂8份。

对比例1

本对比例提供的一种玄武岩纤维增强树脂，其根据以下步骤制备得到。

用质量分数为3％的偶联剂溶液处理玄武岩纤维50min，真空条件下干燥40min得到增强材料。按重量比环氧树脂：固化剂：促进剂：分散剂为100:10:2:1的比例在环氧树脂中加入固化剂、促进剂、分散剂得到树脂基体。将增强材料和树脂基体混合后放入固化成型装置，加压1MPa，于30℃下固化反应0.8h，再置于90℃固化反应0.8h制得。

对比例2

本对比例提供的一种玻璃纤维增强树脂，其根据以下步骤制备得到。

用质量分数为4％的偶联剂溶液处理玻璃纤维50min，真空条件下干燥40min得到增强材料。按重量比环氧树脂：固化剂：促进剂：分散剂为100:10:2:1的比例在环氧树脂中加入固化剂、促进剂、分散剂得到树脂基体。将增强材料和树脂基体混合后放入固化成型装置，加压1MPa，于30℃下固化反应0.8h，再置于90℃固化反应0.8h制得。

试验例1力学性能测试

对上述实施例和对比例制得的复合材料进行力学性能测试，试验方法如下：

1.1弯曲性能测试：GB/T 1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法

1.2拉伸性能测试：GB/T 1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法

1.3剪切强度ILSS的检测：JISK7078-1991碳纤维增强塑料层间剪切强度试验方法

测试结果如表1所示。

表1力学性能测试结果

由表1可得，本发明实施例提供的制备方法制得的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，相比于由单一的玄武岩纤维或玻璃纤维与环氧树脂制备得到的复合材料，其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量及ILSS值均得到显著提高，具有优异的力学性能，能够广泛应用于建筑材料。

试验例2其他性能测试

2.1根据GB/T 9979-2005纤维增强塑料高低温力学性能试验准则测试本发明实施例和对比例制得的复合材料的耐高温性能(200℃，20min，强度保留率)。

2.2根据GB/T 3857-2005玻璃纤维增强热固性塑料耐化学介质性能试验方法测试本发明实施例和对比例制得的复合材料的耐酸性介质(5％HCl，80℃，1d，强度保留率)以及耐碱性介质(5％NaOH，80℃，1d，强度保留率)的侵蚀性。

2.3人工模拟海水浓度，为加快试验进度，海水浓度采用6％约为正常东海海水浓度的2倍(3.2-3.5％)。温度设定为25.6℃为中国南海海岸线夏季平均温度。将本发明实施例和对比例制得的复合材料浸泡于人造海水中，在不同的时间段分别取出，测试其曲强度和拉伸强度。

测试结果如表2和表3所示。

表2耐化学腐蚀和耐高温性能测试结果

项目	耐酸侵蚀	耐碱侵蚀	耐高温
				实施例1	82％	84％	93％
实施例2	75％	85％	90％
				实施例3	84％	85％	91％
实施例4	80％	82％	92％
				实施例5	79％	80％	94％
实施例6	81％	82％	91％
				对比例1	60％	65％	75％
对比例2	55％	62％	70％

表3耐海水腐蚀测试结果

B为弯曲强度下降率(％)；T为拉伸强度下降率(％)

由表2和表3可得，本发明实施例提供的制备方法制得的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，相比于由单一的玄武岩纤维或玻璃纤维与环氧树脂制备得到的复合材料，其具有更为优异的耐高温、耐酸、耐碱性能，同时能够有效防止海水的腐蚀，能够应用于桥梁、海港码头、沿海防护工程等建筑领域，延长建筑寿命。

综上所述，本发明实施例的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂制备方法简单，能够适用于大规模生产，制得的复合材料综合性能优良，特别是力学性能优良、质量稳定，耐腐蚀能力极强，使用寿命长，性价比高，能够应用于制备建筑材料，在房屋、桥梁、海港码头、隧道、沿海防护工程等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑寿命的作用。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将偶联剂和氧化石墨烯分散于稀释剂得到纤维处理液，用所述纤维处理液处理混合纤维，干燥后得到增强材料，按照重量份数计，所述混合纤维包括玄武岩纤维40～60份和玻璃纤维20～30份；

将所述增强材料置于等离子发生装置，以CF₄、N₂、O₂、CCl₄中任意一种为反应气体，反应压力为10～30Pa，反应功率为100～200W，反应时间3～15min得到改性增强材料；

将纳米二氧化锆与液态热固性树脂混合得到第一混合物，在所述第一混合物中加入助剂得到第二混合物，所述助剂包括固化剂、促进剂、分散剂，所述纳米二氧化锆与所述热固性树脂的质量比为0.5～2:60～80；

采用固化成型工艺，以所述改性增强材料和所述第二混合物为原料，使所述热固性树脂交联固化后形成与所述改性增强材料成一体的所述玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维处理液具体为按照以下步骤制备：将所述氧化石墨烯按料液比10～20mg/mL加入到所述稀释剂中，再加入质量分数为所述稀释剂1～5％的所述偶联剂，机械搅拌1～2h后超声波分散1.5～3h得到所述纤维处理液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用所述纤维处理液处理所述混合纤维40～60min，真空条件下干燥20～50min得到所述增强材料。

4.根据权利要求1所述的制备方法，所述反应气体为CF₄。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照重量份数计，所述热固性树脂包括环氧树脂75～100份和呋喃树脂15～25份。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，按照重量份数计，所述热固性树脂还包括不饱和聚酯树脂5～10份。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物：所述固化剂：所述促进剂：所述分散剂的重量比为300:10～30:1～5:0.5～5。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化成型工艺的条件为加压0.8～2MPa，于0～50℃下固化反应0.5～1h，再置于80～100℃固化反应0.5～1h。

9.一种玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂，其特征在于，如权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的玄武岩纤维与玻璃纤维混合增强树脂在制备建筑材料中的应用。