本發明涉及酚醛樹脂復合材料領域，具體涉及一種酚醛樹脂增強復合材料及其制備方法。
背景技術：
：酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉，具有良好的化學穩定性和阻燃性；但酚醛樹脂材料同樣存在韌性差、抗沖擊強度低的缺陷，因此，在使用時都不使用純的酚醛樹脂材料，酚醛樹脂材料需要進行增韌、增加抗沖擊強度等增強復合改性處理后才能進行應用。現今對酚醛樹脂材料的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產成本高、環境污染大，嚴重限制了復合酚醛樹脂材料的應用。玄武巖纖維是一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發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。玄武巖連續纖維不僅穩定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優異性能，而且，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優異、穩定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對酚醛樹脂材料進行增強，從而得到的酚醛樹脂增強復合材料是酚醛樹脂增強復合材料發展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而酚醛樹脂為高分子有機材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結構和性能穩定，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酚醛樹脂材料進行化學鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在酚醛樹脂材料中是獨立存在，對酚醛樹脂材料增強效果不佳，酚醛樹脂增強復合材料的性能較差。技術實現要素：本發明的目的在于克服酚醛樹脂增強復合材料性能差的缺陷，提供一種酚醛樹脂增強復合材料及其制備方法；本發明方法通過對含有磷酸鋇的玄武巖纖維進行改性處理，最后在偶聯劑的作用下與酚醛樹脂進行偶聯、復合，從而得到玄武巖纖維與酚醛樹脂材料相容性更好的酚醛樹脂復合材料，玄武巖纖維對酚醛樹脂增強作用更好，使該復合材料性能更優異，有利于酚醛樹脂復合材料在各個領域的推廣應用。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種酚醛樹脂增強復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）改性處理：將玄武巖纖維用改性劑A進行浸泡處理，取出后置入改性劑B中，加熱反應完全后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與酚醛樹脂材料、偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。上述一種酚醛樹脂增強復合材料的制備方法，其中步驟1中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、連續玄武巖纖維、玄武巖纖維棉中的一種或多種。所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機基團的鍵接能力強，能降低玄武巖纖維與有機材料的極性，增加與有機材料的相容性；優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。所述的改性劑A為苯酚和甲醛的混合水溶液；所述改性劑A中苯酚與甲醛的物質的量比值為2︰1。所述的改性劑B為堿溶液；所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、氨水中的一種或多種；所述的堿溶液pH值為12-14。所述的玄武巖纖維在改性劑A中浸泡的時間為1-3h，在浸泡過程中，溶液中的苯酚和甲醛在玄武巖纖維的表面吸附作用下均勻的附著在玄武巖纖維表面，浸泡時間過短，吸附單體量不足，浸泡時間過長，生產周期太長，效果也無明顯提升。所述加熱反應的溫度為80-100℃，反應時間為30-60min，溫度過高，反應時間過長，縮聚反應過度，聚合物分子量過大，不利于對玄武巖纖維的改性處理；最優選的，所述加熱反應的溫度為90℃，反應時間為50min，反應效果好，能源消耗低，時間短。上述一種酚醛樹脂增強復合材料的制備方法，其中步驟2中所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑。所述的酚醛樹脂為熱塑性酚醛樹脂。所述改性玄武巖纖維的用量可根據酚醛樹脂增強復合材料在不同應用領域中要求進行調整，優選的，所述改性玄武巖纖維用量是酚醛樹脂樹脂材料的1-20%。所述酚醛樹脂增強復合材料的制備方法步驟2中，還可以添加助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據酚醛樹脂增強復合材料在不同應用領域中要求進行針對性調整添加。所述的復合處理是指通過工藝手段將預處理玄武巖纖維與酚醛樹脂材料進行化學鍵合，使玄武巖纖維與酚醛樹脂材料形成統一的整體的方法。一種酚醛樹脂增強復合材料的制備方法，本發明制備方法先利用玄武巖纖維的表面吸附能力將苯酚和甲醛單體材料吸附在玄武巖纖維表面，再通過縮聚反應將吸附的單體進行聚合成一定分子量的聚合物，并使其與玄武巖纖維表面的磷酸鋇鍵接，從而穩定的包覆在玄武巖纖維表面，顯著增加玄武巖纖維與酚醛樹脂的相容性；最后通過復合處理，使玄武巖纖維與酚醛樹脂進行復合增強得到性能更加優異的酚醛樹脂增強復合材料，本發明方法簡單、方便，適合酚醛樹脂增強復合材料的工業化、規?；a。為了實現上述發明目的，進一步的，本發明提供了一種酚醛樹脂增強復合材料；所述酚醛樹脂增強復合材料是通過上述制備方法制備得到的，上述制備方法得到的復合材料中酚醛樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強，不易產生相分離，相容性好，玄武纖維對酚醛樹脂的增強作用顯著增加，復合材料的性能也顯著提高。與現有技術相比，本發明的有益效果：1、本發明制備方法通過對玄武巖纖維的改性處理，能顯著增加玄武巖纖維與酚醛樹脂的相容性，使玄武巖纖維與酚醛樹脂進行復合增強得到性能更加優異的酚醛樹脂增強復合材料。2、本發明制備方法制備得到的復合材料性能優異，方法簡單、方便，適合酚醛樹脂增強復合材料的工業化、規模化生產。3、本發明復合材料中酚醛樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強，不易產生相分離，相容性好，玄武纖維對酚醛樹脂的增強作用顯著增加，復合材料的性能也顯著提高。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例1（1）改性處理：將含有質量百分比0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用苯酚和甲醇的混合溶液進行浸泡處理2h，取出后置入pH值為13的氫氧化鈉水溶液中，加熱到90℃后反應50min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。實施例2（1）改性處理：將含有質量百分比2.0%磷酸鋇的玄武巖纖維用苯酚和甲醇的混合溶液進行浸泡處理1h，取出后置入pH值為13的氨水中，加熱到80℃后反應60min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。實施例3（1）改性處理：將含有質量百分比0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用pH值為2的苯酚和甲醇的混合溶液進行浸泡處理3h，取出后置入pH值為14的氫氧化鈣水溶液中，加熱到80℃后反應60min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。實施例4（1）改性處理：將含有質量百分比0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用pH值為1的苯酚和甲醇的混合溶液進行浸泡處理2h，取出后置入pH值為14的氫氧化鉀水溶液中，加熱到100℃后反應30min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。對比例1（1）改性處理：將常規玄武巖纖維用pH值為1的苯酚和甲醇的混合溶液進行浸泡處理2h，取出后置入pH值為13的氫氧化鈉水溶液中，加熱到90℃后反應50min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。對比例2將10重量份的含有質量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。對比例3將10重量份的常規玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到酚醛樹脂增強復合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的酚醛樹脂增強復合材料進行性能測試實驗記錄實驗結果，記錄數據如下：（酚醛樹脂：拉伸強度46MPa，缺口沖擊強度2.2kJ/m2，斷裂伸長率0.5%）編號酚醛樹脂增強復合材料缺口沖擊強度（kJ/m2）酚醛樹脂增強復合材料拉伸強度（MPa）酚醛樹脂增強復合材料斷裂伸長率（%）實施例15.1833.9實施例25.2824.2實施例35.0813.6實施例45.1834.3對比例13.9672.6對比例24.1682.8對比例33.4561.6對上述實驗數據分析可知，實施例1-4中采用本發明技術方案制備得到的酚醛樹脂增強復合材料的缺口沖擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率具有顯著提升；而對比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，改性后纖維與酚醛樹脂材料相容性差，與酚醛樹脂材料的化學鍵合能力差，酚醛樹脂增強復合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中未進行改性處理，與酚醛樹脂材料的化學鍵合能力變差，酚醛樹脂增強復合材料性能顯著降低；對比例3制備方法中直接使用常規玄武巖纖維進行復合，對酚醛樹脂的增強作用最差。當前第1頁1 2 3