本發(fā)明涉及聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護(hù)領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。聚對苯二甲酸丁二醇酯(簡稱pbt）又名聚四亞甲基對苯二甲酸酯，是通過對苯二甲酸和1，4-丁二醇縮聚制成的聚酯。最重要的熱塑性聚酯，五大工程塑料之一，具有耐熱性好、韌性好、耐疲勞，自潤滑、低摩擦系數(shù)等優(yōu)點；但由于聚對苯二甲酸丁二醇酯中酯基活潑性好，導(dǎo)致聚對苯二甲酸丁二醇酯材料存在不耐強酸、強堿，可燃，高溫下分解的缺陷，因此，在使用時多不使用純的聚對苯二甲酸丁二醇酯材料，聚對苯二甲酸丁二醇酯材料需要進(jìn)行阻燃、耐腐蝕、耐高溫等增強復(fù)合改性處理后才能進(jìn)行應(yīng)用?，F(xiàn)今對聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料進(jìn)行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了玻璃纖維在聚對苯二甲酸丁二醇酯材料改性中的應(yīng)用，因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維對聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行增強，從而得到的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料是聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而聚對苯二甲酸丁二醇酯為高分子有機材料，兩者相容性差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在聚對苯二甲酸丁二醇酯材料中是獨立存在，對聚對苯二甲酸丁二醇酯材料增強效果不佳，玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的性能較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明先利用改性劑對玄武巖纖維進(jìn)行表面改性處理，使纖維表面粗糙度增加并形成大量活性位點和活性基團(tuán)，從而增加玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的相容性，使玄武巖纖維能與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機械鉚合，再將經(jīng)過改性處理的玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料復(fù)合得到性能更優(yōu)異的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用改性劑進(jìn)行預(yù)處理得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，步驟1中所述的改性劑包括次磷酸鹽、強堿和順丁烯二酸鹽；所述改性劑能對玄武巖纖維表面腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝多種活性基團(tuán)，使纖維表面形成大量活性位點和活性基團(tuán)，從而能與聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行化學(xué)鍵合和機械鉚合；所述的機械鉚合是指基體材料通過收縮應(yīng)力包緊粗糙表面的纖維而產(chǎn)生的摩擦結(jié)合。優(yōu)選的，所述的改性劑包括2-5重量份的次磷酸鹽、5-10重量份的強堿、10-15重量份的順丁烯二酸鹽、60-100重量份的水，通過優(yōu)選，改性劑對玄武巖纖維的改性程度易控制，對玄武巖纖維改性效果更好；最優(yōu)選的，所述的改性劑包括3重量份的次磷酸鹽、8重量份的強堿、12重量份的順丁烯二酸鹽、80重量份的水。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中所述的次磷酸鹽為二甲基次磷酸鹽、乙基甲基次磷酸鹽、甲基正丙基次磷酸鹽、甲烷二甲基次磷酸鹽、苯-1，4-二甲基次磷酸鹽、甲基苯基次磷酸鹽或二苯基次磷酸鹽的一種或多種；所述的強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種；所述的順丁烯二酸鹽為順丁烯二酸鈉、順丁烯二酸鉀中的一種或兩種。一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明方法先利用改性劑對玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理，在預(yù)處理過程中，改性劑使纖維表面粗糙度增加并形成大量活性位點和活性基團(tuán)，增加了玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的相容性；再將經(jīng)過預(yù)處理的玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行復(fù)合，從而使玄武巖纖維能與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料在復(fù)合過程中進(jìn)行化學(xué)鍵合和機械鉚合，使玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料形成統(tǒng)一的整體，進(jìn)而得到性能更優(yōu)異的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料；該發(fā)明方法簡單可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中所述的玄武巖纖維包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、連續(xù)玄武巖纖維中的一種。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的溫度為50-80℃，溫度越高，反應(yīng)速度越快，控制越困難，溫度越低，反應(yīng)速度越慢，反應(yīng)效果越差；優(yōu)選的，預(yù)處理溫度為55-65℃。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的時間為1-5h，處理時間越長，對玄武巖纖維表面處理效果越好，但過長的處理時間造成處理過渡，玄武巖纖維性能顯著下降，不利于對聚對苯二甲酸丁二醇酯的增強改性；優(yōu)選的，所述的預(yù)處理時間為2-3h。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中的復(fù)合處理是指通過工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機械鉚合，使玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料形成統(tǒng)一的整體的方法。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中改性玄武巖纖維用量是聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的1-40%，改性玄武巖纖維的用量可根據(jù)玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行調(diào)整。上述一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2在進(jìn)行復(fù)合處理過程中，還可以添加助劑，所述助劑包括分散劑、偶聯(lián)劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑中的一種或多種。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料，所述玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料是通過上述制備方法制備得到的；該玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料由于玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的相容性好，因而其機械性能和物化性能更優(yōu)異，適用于更多環(huán)境條件，應(yīng)用范圍更廣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明方法利用改性劑對玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，使纖維表面粗糙度增加，從而是玄武巖纖維能與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行機械鉚合，制備得到的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的機械性能更好。2、本發(fā)明方法利用改性劑對玄武巖纖維進(jìn)行預(yù)處理，使玄武巖纖維能與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料在復(fù)合過程中進(jìn)行化學(xué)鍵合，制備得到的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的物化性能更好。3、本發(fā)明玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料，由于玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的相容性好，因而其機械性能和物化性能更優(yōu)異，適用于更多的環(huán)境條件，應(yīng)用范圍更廣。具體實施方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由3重量份的二甲基次磷酸鈉、8重量份的氫氧化鉀、12重量份的順丁烯二酸鈉、80重量份的水組成的改性劑中，在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理2h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。實施例2（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由2重量份的苯-1，4-二甲基次磷酸鉀、10重量份的氫氧化鈉、15重量份的順丁烯二酸鉀、100重量份的水組成的改性劑中，在65℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理3h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。實施例3（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由5重量份的乙基甲基次磷酸鈉、5重量份的氫氧化鈉、10重量份的順丁烯二酸鉀、100重量份的水組成的改性劑中，在80℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理1h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。實施例4（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由5重量份的甲基苯基次磷酸鈉、10重量份的氫氧化鉀、10重量份的順丁烯二酸鉀、60重量份的水組成的改性劑中，在50℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理5h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。對比例1復(fù)合：將3重量份的玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。對比例2（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由3重量份的二甲基次磷酸鈉、12重量份的順丁烯二酸鈉、80重量份的水組成的改性劑中，在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理2h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。對比例3（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用由8重量份的氫氧化鉀、12重量份的順丁烯二酸鈉、80重量份的水組成的改性劑中，在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理2h得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將3重量份的改性玄武巖纖維與10重量份的聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行復(fù)合處理，得到玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料進(jìn)行性能測試實驗記錄實驗結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料拉伸強度78mpa，缺口沖擊強度60j/m，熱變形溫度58℃）編號改性后聚對苯二甲酸丁二醇酯塑料缺口沖擊強度（j/m）改性后聚對苯二甲酸丁二醇酯塑料拉伸強度（mpa）改性后聚對苯二甲酸丁二醇酯塑料熱變形溫度（℃）實施例1123151246實施例2120148245實施例3119150245實施例4123147246對比例194106224對比例286116228對比例385109233對上述實驗數(shù)據(jù)分析可知，實施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料的缺口沖擊強度、拉伸強度、熱變形溫度具有顯著提升；而對比例1制備方法中直接將玄武巖纖維與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料進(jìn)行復(fù)合，得到了玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料，但由于玄武巖纖維未進(jìn)行改性處理，纖維表面活性點位少和活性基團(tuán)少，與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料相容性差，與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的化學(xué)鍵合和機械鉚合作用差，玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中使用的改性劑未添加強堿，不能對玄武巖纖維表面進(jìn)行侵蝕，也不能對纖維表面進(jìn)行活化和接枝，玄武巖纖維表面活性點位少和活性基團(tuán)少，與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的化學(xué)鍵合和機械鉚合作用差，玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料性能顯著降低；對比例3制備方法中使用的改性劑未添加二甲基次磷酸鈉，不能在纖維表面進(jìn)行接枝與聚對苯二甲酸丁二醇酯鍵接的活性基團(tuán)，玄武巖纖維表面活性點位少和活性基團(tuán)少，與聚對苯二甲酸丁二醇酯材料的化學(xué)鍵合作用差，玄武巖纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合材料性能顯著降低。當(dāng)前第1頁12