一种多功能玻璃纤维增强复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体为一种多功能玻璃纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、玻璃钢为玻璃纤维增强复合材料，英文简称frp，是采用无碱玻璃纤维无捻粗纱及其织物作为增强材料，加入不饱和树脂为基体材料，运用特殊工艺将两种材料复合，通过热固化拉挤成各种不同截面型材或制作产品。具备坚硬、轻盈、亮丽、时尚、抗压、抗折、经久、耐腐等特性，成为21世纪国际新兴高品质建筑材料，并应用于航天、飞机、航海、造船、汽车等高科技领域。

2、文献《改性aln/bn导热改性氮化硼填料对玻璃纤维增强丁苯树脂复合材料性能的影响》报道了采用kh570硅烷偶联剂在无水条件下对aln和bn进行改性处理，并作为导热改性氮化硼填料填充至玻璃纤维增强丁苯树脂复合材料中，改性aln和改性bn混杂填充对复合材料导热系数的提升作用更强，本发明采用硅烷偶联剂改性bn并和n-f高分子进行接枝，再与其它物料共混，得到力学、阻燃、抗老化、耐腐蚀等多功能玻璃纤维增强复合材料。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种玻璃纤维与多种材料复合解决了玻璃纤维功能单一的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种多功能玻璃纤维增强复合材料，包括以下重量组分：30-50份树脂、40-50份玻璃纤维、5-8份润滑剂、12-14份阻燃剂、10-12份固化剂、2-5份稀释剂、1-2份改性氮化硼填料。

5、优选的，所述树脂为环氧树脂、聚酯树脂、酸醇树脂中的任意一种或几种。

6、优选的，所述改性氮化硼填料的制备方法为：

7、(1)将10-15重量份的n-(2-氨基乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷分散到无水乙醇中，再向其加入去离子水搅拌20-40min进行溶解，溶解完成后向其加入120-200重量份的氮化硼粉体，继续加入乙酸调节ph为6-7，同时在40-70℃下超声分散3-5h，反应结束后，过滤、洗涤、真空干燥，得到硅烷偶联剂接枝氮化硼；

8、(2)向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入8-12重量份的硅烷偶联剂接枝氮化硼和0.1-0.3重量份的吡啶，进行溶解，12-14重量份的l-叔亮氨酸，在40-80℃下反应5-8h，反应结束后减压蒸馏、过滤、洗涤、乙醇中重结晶得到中间产物a；

9、(3)向甲苯溶剂中加入6-8重量份的中间产物a和10-12重量份的酸酐-2-硝基-4-(三氟甲氧基)苯胺，溶解后滴加0.1-0.3重量份的n-异丙基丙烯酰胺和0.2-0.4重量份的o-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-n,n,n′,n′-四甲基脲六氟磷酸酯，在20-40℃下反应12-20h，反应结束后加入去离子水和甲酸乙酯萃取、干燥、过滤、减压蒸馏、乙醇重结晶得到改性氮化硼。

10、优选的，所述(3)中酸酐-2-硝基-4-(三氟甲氧基)苯胺的制备方法为：向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入2-硝基-4-(三氟甲氧基)苯胺和联苯酸酐，进行酰胺化反应，在50-100℃下反应10-15h，过滤溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤，得到酸酐-2-硝基-4-(三氟甲氧基)苯胺。

11、优选的，所述2-硝基-4-(三氟甲氧基)苯胺、联苯酸酐的质量比为1:1.1-1.2。

12、优选的，所述多功能玻璃纤维增强复合材料的制备方法为：

13、(1)配料

14、将树脂、润滑剂、阻燃剂、固化剂、稀释剂和改性氮化硼填料，按配方比例使用不同的称量工具称量后混合均匀，搅拌2-3h，得到初料；

15、(2)装模

16、a、热电偶、外膜加温装置按照设计要求安装好后，检查模具各个平面是否光滑平整，不允许有粘有任何物质，要特别保证入口、出口、上下、左右的平行，芯铁要保证和外四边平行；

17、b、按照型材的结构设计要求，将纱摆放在纱架上，再安装好张力装置，纱与纱之间不允许上下、左右紧密交叉，要保证纱路畅通；

18、c、玻璃纤维表面毡按照型材的设计要求，将不同规格的毡盘停放在指定位置；

19、d、所有的纱、毡均应带有树脂方可进入模具；

20、(3)固化成型

21、e.检查纱、毡及树脂槽内树脂是否符合要求；

22、f.通电予热，检查仪表是否正常；

23、g.牵引车是否完好，工作是否正常；

24、h.上述检查一切正常后开车；

25、(4)牵引

26、在牵引车的牵引下，型材拉出模具出口后观察型材是否缺料、粘模、露丝、树脂淤积等现象，若发现问题要及时停车处理，保证型材表面树脂层平整、均匀、有光泽、无气泡，工作人员要随时检查，确保产品质量；

27、(5)切割

28、当多功能玻璃纤维增强复合材料拉出6-8m后，切断(特殊情况下另行处理)，公差为±8-10mm；

29、(6)质检

30、将切割后的多功能玻璃纤维增强复合材料进行检查、包装、放入15-20℃仓库储存。

31、(三)有益的技术效果

32、1、质轻高强，不变形

33、多功能玻璃纤维增强复合材料为新兴复合材料，密度为1.8g/cm3，比钢轻3-4倍，约为铝合金密度的2/3；强度为320mpa，是铝合金的二倍，塑钢门窗的四倍，但其拉伸强度为350-450mpa，与碳钢接近，弯曲强度388mpa、弯曲弹性模量20900mpa，不需要钢衬加固。

34、2、抗老化、耐腐蚀、寿命长

35、多功能玻璃纤维增强复合材料属于优质塑料复合材料，它对于酸、碱、盐、油等各种腐蚀介质都具有特殊防腐功能，在海水以及潮湿地区有较好的抵抗能力，对微生物的作用也有抵抗性能，一般pvc寿命为15年，玻璃钢寿命为50年甚至更长，与建筑物体基本同寿命。

36、3、保温、节能、隔音

37、玻璃钢窗框的热阻值为9.96m.k/w，pvc塑料型材窗框的热阻值为5.93m.k/w，木材窗框的热阻值为4.46m.k/w，隔热断桥铝合金窗框的热阻值为0.16m.k/w。玻璃钢门窗型材为空腹，具有空气隔热层，保温效果更佳，另外，玻璃钢的树脂与纤维复合结构的振动阻尼很高，对声音隔音可以达到26-31db，大大降低了噪音的侵扰。

38、4、耐候性好、热膨胀系数小

39、玻璃钢门窗采用的多功能玻璃纤维增强复合材料，交联后即形成三维网状分子结构，变成不溶不熔体，使用温度范围广，可在-40-80℃范围内使用不变形，更不会像pvc塑料那样低温下容易冷脆，玻璃钢的热膨胀系数为pvc塑料的1/20，与建筑物主体热膨胀系数一致，使用中不会因热胀冷缩产生缝隙，可以很好地保持密封性和保温防尘性能。

40、5、色彩丰富、不褪色

41、多功能玻璃纤维增强复合材料，硬度高，亮度好，耐摩擦，不怕水，具有良好的装饰性，经砂光后表面光滑细腻，可涂装各种颜色及木纹漆，制成各种颜色及仿实木效果的门窗，同时做不同风格及高档次的产品。

42、6、健康、绿色环保

43、多功能玻璃纤维增强复合材料，检测结果显示，玻璃钢门窗型材符合gb6566-2001《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料的指标要求，型材中可溶性重金属含量及放射性元素，如铅、汞、铬、镉等均低于国家标准限量的1/630-1/6，达a类装修材料要求。

44、7、绝缘性能好

45、多功能玻璃纤维增强复合材料不受电磁波影响，不反射无线电波，透微波性好，能够承受高电压而不损坏。

46、8、减震性能好

47、多功能玻璃纤维增强复合材料，用它制成的门窗具有较高的减震频率，玻璃纤维增强复合材料中树脂与纤维界面结合，具有吸震和抗震能力，避免了结构件在工作状态下共振引起的早期破坏。