[发明专利]一种聚醚砜增强专用玄武岩纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚醚砜增强专用玄武岩纤维及其制备方法，本发明玄武岩纤维是将玄武岩与磷酸钡共混熔融拉丝后经浸润剂改性处理得到的，所述浸润剂包括以下重量份组分：40‑60份的成膜剂、3‑5份的偶联剂、1‑5份润滑剂、30‑50份的溶剂、2‑5份的活化剂；该玄武岩纤维由于表面嵌有大量更容易与有机基团键接的磷酸钡，使玄武岩纤维与有机材料之间的化学键合能力更强，该玄武岩纤维与聚醚砜的相容性好，能在聚醚砜中大量添加和应用。

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维材料领域，具体涉及一种聚醚砜增强专用玄武岩纤维及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过纺丝工艺制备而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，而且，玄武岩在我国分布较广，价格便宜，而玄武岩纤维的制造成本低，相对化学纤维、玻璃纤维、碳纤维等有较为明显的综合优势，在耐高低温、力学、电学、声学性能及化学稳定性等方而均具有较大优势，替代潜力大，是高科技含量和高附加值的新产品。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

聚醚砜是由4,4'-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得，聚醚砜具有很好的综合性能，聚醚砜耐高温，耐腐蚀、抗冲击性好，成型尺寸稳定性好，在使用温度内具有优异的机械性能；但由于醚基具有较强的活性，导致聚醚砜存在耐紫外线性能差，耐水性差、成本高的缺陷，因此，对聚醚砜进行降低成本、保持性能等增强改性处理对聚醚砜的应用具有重要作用。现今对聚醚砜的纤维增强改性主要采用玻璃纤维材料和碳纤维材料进行改性处理，改性效果显著，但玻璃纤维和碳纤维生产成本高、环境污染大，严重限制了改性聚醚砜的应用，开发一种成本低廉、绿色环保、性能优异的新型纤维材料替代玻璃纤维和碳纤维对聚醚砜进行改性处理的问题急需得到解决。因而，可以预见，将无毒、无污染、来源广泛、性能优异、稳定好的玄武岩纤维用于聚醚砜的增强必将是今后提高聚醚砜性能的新趋势。但由于现有技术生产的玄武岩纤维自身结构和性能稳定，纤维表面光滑、表面活性位点少，造成玄武岩纤维在改性过程中难以与聚醚砜化学键合和机械铆合形成统一的、稳定的整体，即玄武岩纤维与聚醚砜相容性差，对聚醚砜的改性增强作用减弱，增强效果不甚理想，且玄武岩纤维的添加量少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有玄武岩纤维与聚醚砜相容性差的缺陷，提供一种聚醚砜增强专用玄武岩纤维及其制备方法；本发明玄武岩纤维是将玄武岩与磷酸钡共混熔融拉丝后经浸润改性处理得到的，该玄武岩纤维由于表面嵌有大量更容易与有机基团键接的磷酸钡，使玄武岩纤维与有机材料之间的化学键合能力更强，该玄武岩纤维与聚醚砜的相容性好，能在聚醚砜中大量添加和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种聚醚砜增强专用玄武岩纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玄武岩矿石进行粉碎处理，得到玄武岩矿石粉体；

（2）在步骤1得到的玄武岩矿石粉体中添加磷酸钡粉体材料，混合后得混合粉体材料；

（3）将步骤2得到混合粉体材料加热，熔融，形成纺丝熔液；

（4）将步骤3得到的纺丝熔液进行拉丝，并用浸润剂进行浸润改性处理得玄武岩纤维原丝；

（5）将步骤4得到的经过浸润改性处理的玄武岩纤维原丝进行退解、并捻，得到聚醚砜增强专用玄武岩纤维。

其中，所述的磷酸钡中含有磷酸根，磷酸根与有机基团的键接能力强，能降低玄武岩纤维与有机材料的极性，增加与有机材料的相容性。