专利名称：玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维增强胶合板及其制造方法，尤其涉及一种玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法。
背景技术：
传统的木质复合材料虽然在一定程度上克服了木材固有的材性上的缺点，然而其相对较低的强度、刚度，且耐燃、防腐等方面的性能较差。
纤维增强树脂(fiber-reinforced polymer，简称FRP)是以纤维为增强材料的树脂基复合材料，具有比木材更高的强度和刚度，可以用作传统木质材料的增强体。FRP增强木质复合材料是使用高性能FRP复合材料增强质材料的一种工程木质复合材料，综合了木材的环境性能好、成本低、强重比高和FRP的强度高、刚度好、阻燃、耐腐等优点。FRP增强木质复合材料的发展将大大的拓宽木制材料的应用领域，可广泛应用于建筑、桥梁、航空、舰船、运输等领域。
现有技术中的纤维增强树脂，一种是玻璃纤维增强树脂，生产的工艺条件也比较成熟，但是由于玻璃纤维在耐水解腐蚀性能方面比较差，致使玻璃纤维增强树脂的耐久性差，尤其是在长期荷载的作用下，容易产生蠕变而使其增强作用失效；另一种是碳纤维或芳纶纤维增强树脂，其物理、化学性能较好，但是价格太高，性价比低，用上述纤维增强树脂增强的木质复合材料也存在同样的缺陷。其推广应用受到了一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种物理力学性能、化学性能优良、生产成本低的玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明的玄武岩连续纤维增强木质材料，包括木质材料，所述木质材料与玄武岩连续纤维增强树脂胶合形成复合材料，所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料包括原料玄武岩连续纤维、树脂。
本发明的上述玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，包括步骤 将所述玄武岩连续纤维用所述树脂的胶液与所述胶合板或其他木质材料粘结，并制成需要的形状。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法，由于采用玄武岩连续纤维与所述木质材料结合，制成玄武岩连续纤维增强木质材料，物理力学性能、化学性能优良、生产成本低。
具体实施例方式 本发明的玄武岩连续纤维增强木质材料，其较佳的具体实施方式
是，包括木质材料，所述木质材料粘结合有玄武岩连续纤维增强树脂复合材料，所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料包括原料玄武岩连续纤维、树脂。
其中，玄武岩连续纤维在所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料中的体积含量为10％-85％，可以是10、20、30、40、50、60、70、80、85％等含量。
所述的玄武岩连续纤维或玄武岩连续纤维增强树脂复合材料与木质材料在结合之前，首先在玄武岩连续纤维或玄武岩连续纤维增强树脂复合材料的表面施加硅烷偶联剂，或者在木质材料的表面施加含有羟甲基间苯二酚成分的偶联剂，或者同时对上述玄武岩连续纤维或玄武岩连续纤维增强树脂复合材料及木质材料的表面进行处理。用于促进玄武岩连续纤维、玄武岩连续纤维增强树脂复合材料及木质材料表面活化，有利于与树脂结合。
所述的木质材料包括木质复合板、胶合板、木质单板、锯材、木质胶合板、木质纤维板、木质刨花板或其他木质材料。
所述的树脂包括以下树脂中至少一种 不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、乙烯基树脂、氨基树脂，或各种改良性的不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、乙烯基树脂、氨基树脂等，或其它的树脂。
本发明的的玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，主要包括步骤 将所述玄武岩连续纤维用所述树脂的胶液与所述木质材料粘结，制成需要的形状。
具体实施例一包括 步骤1、将所述玄武岩连续纤维在所述树脂的胶液中浸泡，并将所述木质材料(木质复合板、木质单板、木质胶合板其它木质材料)的表面施加所述树脂的胶液； 步骤2、将浸泡后的玄武岩连续纤维覆盖到所述木质复合板的表面，并进行压合、裁边等，制成需要的形状。具体是首先将浸胶后的玄武岩连续纤维或玄武岩连续纤维增强树脂与木质材料组坯，压成需要的形状，得到需要形状的玄武岩连续纤维增强木质材料。
具体实施例二包括 步骤3、首先用所述玄武岩连续纤维与所述树脂制成玄武岩连续纤维增强树脂复合材料； 步骤4、将所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料及所述木质材料(木质复合板、木质单板或木质胶合板或其它木质材料)表面涂敷所述羟甲基间苯二酚偶联剂、树脂胶液； 步骤5、将该玄武岩连续纤维增强树脂复合材料与该木质单板或其它木质材料压合在一起，并制成需要的形状。
上述的树脂的胶液包括以下树脂的胶液中至少一种 不饱和聚酯树脂胶液、酚醛树脂胶液、环氧树脂胶液、间苯二酚树脂胶液、乙烯基树脂胶液、氨基树脂树脂胶液，或各种改良性的不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、乙烯基树脂、氨基树脂等胶液，或其它的树脂胶液。
上述制造方法中，玄武岩连续纤维、玄武岩连续纤维增强树脂复合材料在涂敷所述树脂的胶液、或用所述树脂的胶液浸泡之前，首先用硅烷偶联剂对其表面进行处理。所述木质材料(木质复合板、木质单板或木质胶合板或其它木质材料)在涂敷所述树脂的胶液、或用所述树脂的胶液浸泡之前，首先用含有羟甲基间苯二酚成分的偶联剂对其表面进行处理。
上述玄武岩连续纤维包括玄武岩连续纤维织物。
玄武岩连续纤维是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后加入熔窑中，经过高温熔融、澄清均化、拉制成纤维。玄武岩纤维与其它的纤维相比，具有良好的物理化学性能 如表1所示，玄武岩连续纤维及其制品具有优良的物理力学性能，玄武岩连续纤维的拉伸强度与E玻璃纤维相当，弹性模量高于E玻璃纤维，使用温度高于E玻璃纤维、S玻璃纤维和碳纤维。
表1.各种不同纤维主要物理力学性能
如表2所示，从各种纤维化学组成可以看出，玄武岩主要成分为SiO2，含量在50％左右与E玻璃纤维相当，Al2O3含量与C玻璃纤维相当，FeO和Fe2O3含量在9％-14％之间，明显高于各种玻璃纤维，并且还含有K2O，和TiO2等成分，这些化学成分对提高玄武岩纤维耐水、耐腐蚀性能起了重要的作用。
表2.玄武岩连续纤维与几种玻璃纤维的化学组成成分 如表3所示，是玄武岩连续纤维与E玻璃纤维在水、酸和碱性溶液浸渍后质量损失率的测试结果，在2N HCl中煮沸3小时后重量损失率，E玻璃纤维损失率为38.9％，玄武岩连续纤维损失率仅为2.2％。在2N NaOH中煮沸3小时后重量损失率，E玻璃纤维损失率为6.00％，玄武岩连续纤维损失率仅为2.75％。上述试验结果说明了玄武岩连续纤维在酸碱性介质中具有更稳定的化学性能。
表3.玻璃纤维和玄武岩连续纤维在不同介质中煮沸后的质量损失率
下面以具体实施例对比本发明应用的玄武岩连续纤维增强树脂复合材料与现有技术中的纤维增强树脂的物理性能进行比较 如表4所示具体实施例中共有4种本发明应用的玄武岩连续纤维增强树脂复合材料玄武岩连续纤维增强酚醛树脂复合材料、玄武岩连续纤维增强环氧树脂复合材料、玄武岩连续纤维增强间苯二酚树脂复合材料、玄武岩连续纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。
表4现有技术与本发明技术产品性能对比
如表5所示对现有技术中的各种纤维及其FRP产品的价格与本发明中玄武岩连续纤维及其FRP产品的价格进行比较 表5各种纤维及其FRP价格 由上述比较可以看出玄武岩连续纤维增强树脂的物理力学性能优于玻璃纤维增强环氧树脂，而且玄武岩纤维的耐水解性、耐腐蚀性能大大好于玻璃纤维，相对于碳纤维、Kevlar纤维来说，玄武岩连续纤维及玄武岩连续纤维增强木质材料的性价比优势又十分明显。另外，玄武岩连续纤维增强树脂及玄武岩连续纤维增强木质材料具有很好的耐高温性能、阻燃性能良好、综合性能好、价格低。
本发明以玄武岩连续纤维为增强材料，以含硅烷类化学组成成分的化学物质为偶联剂，以各种不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、乙烯基树脂、氨基树脂树脂，或各种改良性的不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、乙烯基树脂、氨基树脂树脂等，或其它的树脂为基体，都可能制造出类似的玄武岩连续纤维加强树脂复合材料。其物理、化学性能优良，价格低。以上述玄武岩连续纤维或玄武岩连续纤维增强树脂复合材料为增强材料，以各种木质材料，包括各种木质复合板、木质单板或木质胶合板、旋切单板、薄切单板、锯切单板或锯切薄板以及其它形式的木质材料，包括木质刨花板、纤维板、锯材等实木材料为基体，都可能制造出与玄武岩连续纤维增强木质材料性能类相似的玄武岩连续纤维增强木质复合材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种玄武岩连续纤维增强木质材料，包括木质材料，其特征在于，所述木质材料与玄武岩连续纤维增强树脂胶合形成复合材料，所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料包括原料玄武岩连续纤维、树脂。
2. 根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维增强木质材料，其特征在于，所述的玄武岩连续纤维在所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料中的体积含量为10％-85％。
3. 根据权利要求2所述的玄武岩连续纤维增强木质材料，其特征在于，所述的玄武岩连续纤维在所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料中的体积含量为60-80％。
4. 根据权利要求1、2或3所述的玄武岩连续纤维增强木质材料，其特征在于，所述的玄武岩连续纤维的表面涂敷有硅烷偶联剂，和/或
所述木质材料的表面含有羟甲基间苯二酚成分的偶联剂。
5. 根据权利要求1、2或3所述的玄武岩连续纤维增强木质材料，其特征在于，所述的木质材料包括木质复合板、木质单板、锯材、木质胶合板、木质纤维板或木质刨花板。
6. 根据权利要求1、2或3所述的玄武岩连续纤维增强木质材料，其特征在于，所述的树脂包括以下树脂中至少一种
不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、氨基树脂、乙烯基树脂。
7. 一种权利要求1至6所述的玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，其特征在于，包括步骤
将所述玄武岩连续纤维用所述树脂的胶液粘结到所述木质材料的表面，并制成需要的形状。
8. 根据权利要求7所述的玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤具体包括步骤
A、将所述玄武岩连续纤维在所述树脂的胶液中浸泡，并将所述木质材料的表面涂所述树脂的胶液。
B、将浸泡后的玄武岩连续纤维覆盖到所述木质材料的表面，并制成需要的形状。
9. 根据权利要求7所述的玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤具体包括步骤
C、将所述玄武岩连续纤维增强树脂复合材料及所述木质材料表面涂敷所述树脂的胶液；
D、将该玄武岩连续纤维增强树脂复合材料与该木质材料压合在一起，并制成需要的形状。
10. 根据权利要求7、8或9所述的玄武岩连续纤维增强木质材料的制造方法，其特征在于，所述的树脂的胶液包括以下树脂的胶液中至少一种
不饱和聚酯树脂胶液、酚醛树脂胶液、环氧树脂胶液、间苯二酚树脂胶液、氨基树脂树脂胶液、乙烯基树脂胶液；
所述玄武岩连续纤维和/或玄武岩连续纤维增强树脂复合材料在涂敷所述树脂的胶液之前，首先用硅烷偶联剂对其表面进行处理；和/或
所述木质材料在涂敷所述树脂的胶液之前，首先用含有羟甲基间苯二酚成分的偶联剂对其表面进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种玄武岩连续纤维增强木质材料及其制造方法，以玄武岩连续纤维为增强材料，以含硅烷类化学组成成分的化学物质为偶联剂，以各种不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、氨基树脂、乙烯基树脂，或各种改良性的不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚、氨基树脂、乙烯基树脂等为基体，制造出玄武岩连续纤维增强树脂复合材料，用这种纤维增强树脂复合材料增强的木质复合材料具有良好的物理力学性能、化学性能及很好的耐高温性能、阻燃性能，良好的耐久性，并且成本低。
文档编号B27N3/04GK101234503SQ200710118888
公开日2008年8月6日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者申士杰, 杰 丁 申请人:北京林业大学