[发明专利]导电改性玄武岩纤维布、低绝缘性玄武岩纤维增强高分子复合材料及其制备方法

说明书

一种导电改性玄武岩纤维布、低绝缘性玄武岩纤维增强高分子复合材料及其制备方法，导电改性玄武岩纤维布的表面原位生长有杂多酸掺杂态聚苯胺，复合材料由纤维层叠体和树脂基体结合后固化成型得到，纤维层叠体由两个碳纤维布层以及导电改性玄武岩纤维布层构成，碳纤维布层为一层碳纤维布或D层碳纤维布的层叠体，导电改性玄武岩纤维布层为一层导电改性玄武岩纤维布或S层导电改性玄武岩纤维布的层叠体。本发明采用“三明治”型增强纤维层叠体的铺建方式在复合材料内部构筑连续的平面导电网络，可操作性强，铺层设计可调控性强，可通过调整碳纤维布－改性玄武岩纤维/布的比例同时调整材料的电导率及力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种导电改性玄武岩纤维布、低绝缘性玄武岩纤维增强高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维增强高分子复合材料因具有优异的力学性能，且具有重量轻、耐腐蚀的特点，被广泛应用于消防、军工、土建、交通、等领域，甚至已经作为新型民用桥架材料，逐步代替传统金属电缆桥架材料。但关于玄武岩纤维增强复合材料在高电流、高保真信号密度输送的高端桥架领域的专利申请较少，其原因在于在军工航天、核电站、高压变电站使用时，传统玄武岩纤维增强高分子复合材料的体积电阻较大，即使浸水后仍可保持高绝缘等级，如果直接将其作为上述苛性条件下的桥架材料进行使用时，电流在电缆输送的过程中易产生电流漩涡，或者磁场干扰，不仅影响信号的传输，甚至在低静电高电压环境中容易发生爆炸危险。根据《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002规定，电缆桥架全长保证接地导通良好，如果没有在电缆桥架上敷设接地线(扁钢或裸铜线)，桥架连接处应有保证接地导通良好的措施，即良好的低电阻、抗静电性已成为新型电缆桥架材料所面临的首要问题，也是实现新型苛性条件下，高端高分子桥架材料代替传统金属材料的重要难题。

为降低材料的电阻率，公开号为CN101376712B的专利申请提出一种“提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法”：将聚苯胺与无机纳米粉体在质子酸条件下混合得到复合材料滤饼，然后采用共沸蒸馏处理的方式将复合材料进行脱水处理并转移到有机相中，制得聚苯胺/无机纳米导电复合材料。但该方法因抽滤、蒸馏冷凝等工艺只适用于粉体材料，对于平整度要求较高的纤维布材料而言，无法再作为树脂基复合材料的增强体进行加热固化成型，同时工艺复杂，对设备要求较高。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种导电改性玄武岩纤维布、低绝缘性玄武岩纤维增强高分子复合材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

导电改性玄武岩纤维布，玄武岩纤维布的表面原位生长有杂多酸掺杂态聚苯胺。

作为上述导电改性玄武岩纤维布的进一步优化：所述杂多酸为苯基磷酸和高氯酸的混合酸。

一种导电改性玄武岩纤维布的制备方法：以玄武岩纤维布为基质，酸性条件下，通过原位生长的方法在玄武岩纤维布表面生成杂多酸掺杂态聚苯胺。

作为上述制备方法的进一步优化：包括以下步骤：

a.玄武岩纤维布表面预处理；

b.在杂多酸溶液中加入苯胺单体，得到苯胺悬浮液，将表面预处理过的玄武岩纤维布置入苯胺悬浮液；

c.将过硫酸铵的杂多酸溶液加入苯胺悬浮液中，经聚合及烘干，得到导电改性玄武岩纤维布。

作为上述制备方法的进一步优化：所述杂多酸溶液为苯基磷酸和高氯酸摩尔比0.15-0.25:1的混合酸。