本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种玄武岩复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
近年来随着钢材，石油等不可再生的能源的加剧消耗，使得资源开发变得越来越紧张，因此开发可以代替钢材的材料显得尤为重要。
玄武岩纤维是一种无机环保绿色高性能纤维，不仅稳定性好而且还具有良好的电绝缘性，抗腐蚀，抗燃烧，耐高温，强度高等多种优异的性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境的污染小，产品废弃后可以直接转入生态环境中，实现了真正意义上的绿色环保。目前玄武岩纤维在我国已经基本的实现了工业化生产，其在汽车，船舶，航天等领域已经取得了广泛的应用。
玩具车车身是玩具汽车的重要组成部分，车身的外表不仅要求美观，质轻而且要求安全耐用，目前玩具车车身主要由金属材料制作而成，如钢铁，铝合金等。虽然这些金属材料制成的车身能满足强度，刚度等的要求，但是其生产成本高，生产周期长且车身过重，在使用过程中造成能源的消耗大。现有技术也有一部分汽车是用碳纤维制作而成的，但是碳纤维价格过于昂贵，不利于广泛推广。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玄武岩复合材料及其制备方法和应用，采用本发明提供的制备方法得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高，且价格适中，适合作为玩具车车身材料应用。
本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将树脂材料与固化剂进行混合，得到胶体溶液；
b)将步骤a)得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触，再经固化，得到玄武岩复合材料；
所述玄武岩纤维的单丝直径为6μm～15μm，面密度为270g/m2～330g/m2；
所述胶体溶液与玄武岩纤维的质量比为(2.6～4.3)：7.5。
优选的，步骤a)中所述树脂材料选自乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述固化剂选自过氧化甲乙酮、4,4’-二氨基二苯基甲烷、二乙烯三胺、异弗尔酮二胺、六氢苯二甲酸酐和双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述树脂材料与固化剂的质量比为25：(0.8～10)。
优选的，步骤b)中所述真空条件的真空度为0.09mpa～0.1mpa。
优选的，步骤b)中所述玄武岩纤维包括连续玄武岩纤维纱线、玄武岩纤维布和玄武岩纤维预浸料中的一种或多种。
优选的，步骤b)中所述将得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触的过程具体为：
b1)将玄武岩纤维铺设到表面擦拭有脱模剂的模具中，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后抽真空；
b2)通过导流管将得到的胶体溶液浸入到模具中，使模具中的玄武岩纤维与所述胶体溶液充分接触，至模具完全浸入所述胶体溶液。
优选的，步骤b)中所述固化的温度为40℃～100℃，时间为1h～3h。
本发明还提供了一种玄武岩复合材料，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。
本发明还提供了一种玩具车车身，采用上述技术方案所述的玄武岩复合材料制备得到。
本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将树脂材料与固化剂进行混合，得到胶体溶液；b)将步骤a)得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触，再经固化，得到玄武岩复合材料；所述玄武岩纤维的单丝直径为6μm～15μm，面密度为270g/m2～330g/m2；所述胶体溶液与玄武岩纤维的质量比为(2.6～4.3)：7.5。与现有技术相比，本发明以玄武岩纤维为基体材料，采用特定工艺及条件，制备得到玄武岩复合材料；采用本发明提供的制备方法得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高，且价格适中，适合作为玩具车车身材料应用。
另外，本发明提供的玄武岩复合材料的制备方法安全环保、成本低，适于工业生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将树脂材料与固化剂进行混合，得到胶体溶液；
b)将步骤a)得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触，再经固化，得到玄武岩复合材料；
所述玄武岩纤维的单丝直径为6μm～15μm，面密度为270g/m2～330g/m2；
所述胶体溶液与玄武岩纤维的质量比为(2.6～4.3)：7.5。
本发明首先将树脂材料与固化剂进行混合，得到胶体溶液。在本发明中，所述树脂材料优选选自乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种，更优选为环氧树脂或酚醛树脂。本发明对所述树脂材料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂的市售商品即可。
在本发明中，所述固化剂优选选自过氧化甲乙酮、4,4’-二氨基二苯基甲烷、二乙烯三胺、异弗尔酮二胺、六氢苯二甲酸酐和双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种，更优选为六氢苯二甲酸酐或4,4’-二氨基二苯基甲烷。本发明对所述固化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述过氧化甲乙酮、4,4’-二氨基二苯基甲烷、二乙烯三胺、异弗尔酮二胺、六氢苯二甲酸酐和双丙酮丙烯酰胺的市售商品即可。
在本发明中，所述树脂材料与固化剂的质量比优选为25：(0.8～10)，更优选为5：1。
本发明对所述混合的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的树脂槽，能够保证混合均匀即可。
得到所述胶体溶液后，本发明将得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触，再经固化，得到玄武岩复合材料。在本发明中，所述真空条件的真空度优选为0.09mpa～0.1mpa，更优选为0.092mpa～0.095mpa。
在本发明中，所述玄武岩纤维优选包括连续玄武岩纤维纱线、玄武岩纤维布和玄武岩纤维预浸料中的一种或多种，更优选为玄武岩纤维布。本发明对所述玄武岩纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述玄武岩纤维纱线、玄武岩纤维布和玄武岩纤维预浸料的市售商品或自制品均可；其中，玄武岩纤维布和玄武岩纤维预浸料采用平纹或斜纹均可。
在本发明中，所述玄武岩纤维的单丝直径为6μm～15μm，优选为8μm～12μm；所述玄武岩纤维的面密度为270g/m2～330g/m2，优选为300g/m2。
在本发明中，所述胶体溶液与玄武岩纤维的质量比为(2.6～4.3)：7.5，优选为(3～4)：7.5。
本发明以玄武岩纤维为基体材料，采用特定工艺及条件，制备得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高。
在本发明中，所述将得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触的过程优选具体为：
b1)将玄武岩纤维铺设到表面擦拭有脱模剂的模具中，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后抽真空；
b2)通过导流管将得到的胶体溶液浸入到模具中，使模具中的玄武岩纤维与所述胶体溶液充分接触，至模具完全浸入所述胶体溶液。
本发明将玄武岩纤维铺设到表面擦拭有脱模剂的模具中，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后抽真空。在本发明中，所述脱模剂优选选自硬脂酸锌、机油、液体石蜡和硅胶中的一种或多种，更优选为硬脂酸锌。本发明对所述脱模剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述硬脂酸锌、机油、液体石蜡和硅胶的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述脱模剂为市售汉高700-nc脱模剂。
在本发明中，所述脱模剂的用量优选为玄武岩纤维质量的0.3％～4.3％，更优选为1％～3％。
本发明对所述脱模布、导流网和真空膜的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售品即可。
在本发明中，所述固化的装置优选采用本领域技术人员熟知的烘箱。在本发明中，所述固化的温度优选为40℃～100℃，更优选为50℃～90℃；所述固化的时间优选为1h～3h，更优选为2h。
另外，本发明提供的玄武岩复合材料的制备方法安全环保、成本低，适于工业生产。
本发明还提供了一种玄武岩复合材料，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。本发明以玄武岩纤维为基体材料，采用特定工艺及条件，制备得到玄武岩复合材料；采用本发明提供的制备方法得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高，且价格适中，适合作为玩具车车身材料应用。
本发明还提供了一种玩具车车身，采用上述技术方案所述的玄武岩复合材料制备得到。本发明将上述技术方案得到的玄武岩复合材料经后处理，得到玩具车车身。在本发明中，所述后处理的过程优选具体为：将所述玄武岩复合材料依次经划线、切割、打磨、修补和组装，得到玩具车车身。
对于玩具车车身来说，在使用过程中会经常性的发生碰撞与摩擦，一般的金属材料在很高的冲击力下会发生瞬间断裂的现象，而玄武岩纤维的内部有许多细小的丝线，在高强度的力量冲击下，很容易将力量在内部分散开来，冲击力能量转换为势能和内能，让冲击力部份得到释放，从而使得材料不容易发生瞬间断裂从而达到保护汽车的效果。
本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将树脂材料与固化剂进行混合，得到胶体溶液；b)将步骤a)得到的胶体溶液在真空条件下与玄武岩纤维充分接触，再经固化，得到玄武岩复合材料；所述玄武岩纤维的单丝直径为6μm～15μm，面密度为270g/m2～330g/m2；所述胶体溶液与玄武岩纤维的质量比为(2.6～4.3)：7.5。与现有技术相比，本发明以玄武岩纤维为基体材料，采用特定工艺及条件，制备得到玄武岩复合材料；采用本发明提供的制备方法得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高，且价格适中，适合作为玩具车车身材料应用。
另外，本发明提供的玄武岩复合材料的制备方法安全环保、成本低，适于工业生产。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的脱模剂为市售汉高700-nc脱模剂；所用的玄武岩纤维布由吉林华阳新型复合材料有限公司提供，单丝直径为8μm～12μm，面密度为270g/m2～330g/m2；所用的脱模布、导流网及真空膜均由菲奥姆复合材料有限公司提供。
实施例1
用1.5重量份脱模剂擦拭模具表面，然后将裁剪好的75重量份的玄武岩纤维布铺设到模具上，再依次盖上脱模布，铺上导流网，铺上真空膜，之后抽真空至真空度为0.092mpa～0.095mpa；
将25重量份的酚醛树脂和5重量份的六氢苯二甲酸酐在树脂槽中混合均匀，形成胶体溶液，然后通过导流管将上述胶体溶液浸入到模具中，使模具中的玄武岩纤维布与所述胶体溶液充分接触；
待上述模具完全浸入所述胶体溶液后，放入烘箱中在50℃下固化2h，然后取出模具，进行脱模，得到玄武岩复合材料；
将得到的玄武岩复合材料经划线、切割、打磨、修补和组装，进一步得到玩具车车身。
实施例2
用1.5重量份脱模剂擦拭模具表面，然后将裁剪好的75重量份的玄武岩纤维布铺设到模具上，再依次盖上脱模布，铺上导流网，铺上真空膜，之后抽真空至真空度为0.092mpa～0.095mpa；
将25重量份的环氧树脂和5重量份的4,4’-二氨基二苯基甲烷在树脂槽中混合均匀，形成胶体溶液，然后通过导流管将上述胶体溶液浸入到模具中，使模具中的玄武岩纤维布与所述胶体溶液充分接触；
待上述模具完全浸入所述胶体溶液后，放入烘箱中在90℃下固化2h，然后取出模具，进行脱模，得到玄武岩复合材料；
将得到的玄武岩复合材料经划线、切割、打磨、修补和组装，进一步得到玩具车车身。
对比例
采用密度为7.9g/cm3的普通钢材制备得到的玩具车车身；经测试，其屈服强度为270mpa。
对本发明实施例1～2提供的玄武岩复合材料的各项性能进行测试，测试结果参见表1所示。
表1本发明实施例1～2提供的玄武岩复合材料的各项性能数据
由表1可知，本发明实施例1～2提供的制备方法得到的玄武岩复合材料质量轻、强度高、伸展度高，在密度仅相当于对比例的普通钢材密度的20-30％，硬度却达到普通钢材的近10倍；并且相比碳纤维价格适中，适合作为玩具车车身材料应用，同时作为玩具车车身材料还具有更好的外观和舒适度。
另外，本发明提供的玄武岩复合材料的制备方法安全环保、成本低，适于工业生产。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。