專利名稱：玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合材料及其制備方法，具體為玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料及其制 備方法，屬于復合材料技術領域。
背景技術：
現(xiàn)代科技的發(fā)展對機械加工效率、精度和質量的要求越來越高，高速度和高精度成為現(xiàn) 代機械加工技術的兩大發(fā)展趨勢，要求縮短加工時間和輔助時間，增加金屬切除率和切削用 量。切削用量的增大易引起加工過程中的振動，因此要求機床系統(tǒng)具有更好的動、靜態(tài)性能 和熱穩(wěn)定性、高阻尼等性能。解決振動問題的主要途徑是優(yōu)化機床結構和采用性能優(yōu)良的新 型材料。近年來機床的結構、設計和控制系統(tǒng)發(fā)展很快，但大部分機械基礎件材料仍然是以 鑄鐵和鋼材為主，很難滿足提高機床動、靜態(tài)性能和熱穩(wěn)定性等要求。因此，開發(fā)性能優(yōu)良 的新型材料成為提高機械設備性能的重要途徑之一。 發(fā)明內(nèi)容-
本發(fā)明的目的是提供一種玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，該種復合材料具有優(yōu)良的阻 尼性能和物理機械性能，可作為優(yōu)良的機械基礎件材料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法。
本發(fā)明解決問題采取的技術方案為玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是它包 括膠粘劑基體、骨料和玻璃纖維；膠粘劑基體為由合成樹脂、固化劑、稀釋劑和增韌劑混合 成的樹脂體系，骨料為花崗巖顆?；蛏笆w粒；其中膠粘劑基體的質量分數(shù)為9%~20%，骨 料的質量分數(shù)為79%~90%，玻璃纖維的質量分數(shù)為0. 1%~1%。
所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其中所述的合成樹脂為環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯 樹脂，優(yōu)選環(huán)氧樹脂；所述的固化劑為乙二胺；所述的稀釋劑為丙酮；所述的增韌劑為鄰苯 二甲酸二丁酯；所述的膠粘劑基體各組分在膠粘劑基體中的質量分數(shù)為合成樹脂60%~70%， 固化劑20°/。~25%，增韌劑5%~11%,稀釋劑5%~13%。
所述的骨料粒徑為0.1mm 10mm。
所述的玻璃纖維為短纖維隨機取向分布在復合材料中，玻璃纖維長度為5 25mm。 所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法包括以下步驟 a)將花崗巖顆?；蛏笆w粒篩分，按粒徑范圍分為6個級別O.lmm 0.6mm， 0.6 mm 2mm， 2mm 3.5mm， 3.5 mm ~5 mm, 5mm 7mm， 7mm 10mm，將不同粒徑級另U的顆200910020533.5
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粒骨料清洗干凈并干燥，然后根據(jù)不同粒徑級別按一定質量比稱取后混合均勻；b)稱取玻璃 纖維，采用硅烷偶聯(lián)劑浸泡法表面處理玻璃纖維；c)稱取液態(tài)合成樹脂、稀釋劑、增韌劑和 固化劑并混合成均勻的樹脂體系，將經(jīng)過表面處理的玻璃纖維加入混合均勻的樹脂體系，并 攪拌使其分布均勻；d)將混合均勻的固體顆粒骨料加入到樹脂體系和玻璃纖維的均勻混合物 中，繼續(xù)攪拌至骨料、玻璃纖維和樹脂體系各組分分布均勻，再澆鑄到模具中并固定到振動 臺上進行振動密實，至拌合物中不再明顯有氣泡冒出為止，振動頻率為70 120Hz，振幅范圍 為0.2^0.5mm，持續(xù)振動的時間為10~30分鐘；e)將振實后的復合材料在室溫下養(yǎng)護3天， 固化成型后開模，開模后繼續(xù)室溫養(yǎng)護10~15天。
所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法，步驟a)中，所述的花崗巖顆?；蛏?石顆粒骨料各粒徑級別所用的質量占骨料總量的百分比為
O.l腿 0.6讓12%~140/o;
0.6蘭 2腿16%~20%;
2mm 3.5腿140/"7%;
3.5 mm ~5 mm: 13%~16%;
5鵬 7mm: 14%~18%;
7mm 10腿21%~25%。 本發(fā)明所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料其優(yōu)異性能為通過在聚酯礦物材料中加 入高強度的玻璃纖維增強來提高其力學性能，同時對其阻尼減振性能也有較好的改善效果。 采用玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的機械設備具有優(yōu)良的阻尼減振性能，可以有效地減小 其工作過程中的機械振動對加工精度等影響。
根據(jù)實驗測試結果，無纖維增強的聚酯礦物材料抗壓強度為65 75MPa，加入玻璃纖維 增強后，其抗壓強度可以達到85 105MPa，提高了 15%~25%。阻尼減振性能方面，無纖維增 強的聚酯礦物材料阻尼比為0.153-0.177，加入玻璃纖維增強后，其阻尼比可達0.197 0.248， 提高了 9.5%^23%。


圖1為玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的組分構成示意圖。 圖2為玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制作工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
和實施例進一步說明本發(fā)明。
玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，它以由合成樹脂、固化劑、稀釋劑和增韌劑混合成的樹脂體系作膠粘劑基體，以花崗巖顆粒或砂石顆粒作骨料，以玻璃纖維作為增強相，如圖l。 所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法包括以下步驟(如圖2) -a)將花崗巖顆?；蛏笆w粒篩分，按粒徑范圍分為6個級別0.1mm 0.6 mm, 0.6 mm ~2 mm， 2mm 3.5mm， 3.5 mm ~5 mm, 5mm 7mm, 7mm 10mm，將不同粒徑級另lj的顆 粒骨料清洗干凈并干燥，然后根據(jù)不同粒徑級別按一定質量比稱取后混合均勻；b)稱取玻璃 纖維，采用硅烷偶聯(lián)劑浸泡法表面處理玻璃纖維；C)稱取液態(tài)合成樹脂、稀釋劑、增韌劑和 固化劑并混合成均勻的樹脂體系，將經(jīng)過表面處理的玻璃纖維加入混合均勻的樹脂體系，并 攪拌使其分布均勻；d)將混合均勻的固體顆粒骨料加入到樹脂體系和玻璃纖維的均勻混合物 中，繼續(xù)攪拌至骨料、玻璃纖維和樹脂體系各組分分布均勻，再澆鑄到模具中并固定到振動 臺上進行振動密實，至拌合物中不再明顯有氣泡冒出為止，振動頻率為70 120Hz,振幅范圍 為0.2W.5mm，持續(xù)振動的時間為10~30分鐘；e)將振實后的復合材料在室溫下養(yǎng)護3天， 固化成型后開模，開模后繼續(xù)室溫養(yǎng)護10 15天。 實施例l
骨料天然花崗巖顆粒8000g，其中
O.lmm 0.6rnm: 1040g，占13% 0.6mm 2mm: 1360g，占17% 2mm 3.5mm: 1200g，占15% 3.5 mm ~5 mm: U20g，占14% 5mm 7腿1360g，占17% 7mm 10mm: 1920g,占24% 膠粘劑基體975g，其中 環(huán)氧樹脂660g 固化劑乙二胺200g 稀釋劑丙酮55g 增韌劑鄰苯二甲酸二丁酯60g 玻璃纖維25g
獲得的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料抗壓強度97.68MPa，阻尼比0.231。 實施例2
骨料天然花崗巖顆粒50kg，其中 O.l賺 0.6mm: 7kg，占.14%0.6mm ~2 mm: 8kg,占16% 2mm 3.5mm: 7.5kg，占15% 3.5 mm ~5 mm: 7kg， 占14% 5mm 7mm: 9kg，占18% 7mm 10腿化5kg，占23%
膠粘劑基體7.8kg，其中
環(huán)氧樹脂5.5kg 固化劑乙二胺1.6kg 稀釋劑丙酮0.3kg 增韌劑鄰苯二甲酸二丁酯0.4kg 玻璃纖維0.2kg
獲得的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料抗壓強度103.51MPa，阻尼比0.207。 實施例3 ，
骨料天然花崗巖顆粒50kg，其中 O.lmm 0.6mm: 7kg，占14% 0.6mm 2mm: 8kg，占16% 2mm 3,5mm: 7.5kg，占15% 3.5 mm ~5 mm: 7kg， 占14% 5mm 7mm: 9kg， 占18% 7腿 10腿11.5kg,占23% 膠粘劑基體11.6kg，其中 環(huán)氧樹脂8kg 固化劑乙二胺2.8kg 稀釋劑丙酮0.4kg 增韌劑鄰苯二甲酸二丁酯0.4kg 玻璃纖維0.4kg
獲得的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料抗壓強度89.70MPa，阻尼比0.241。
權利要求
1、玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是它包括膠粘劑基體、骨料和玻璃纖維；膠粘劑基體為由合成樹脂、固化劑、稀釋劑和增韌劑混合成的樹脂體系，骨料為花崗巖顆粒或砂石顆粒；其中膠粘劑基體的質量分數(shù)為9％～20％，骨料的質量分數(shù)為79％～90％，玻璃纖維的質量分數(shù)為0.1％～1％。
2、 按照權利要求1所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是，所述的合成樹 脂為環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯樹脂；所述的固化劑為乙二胺；所述的稀釋劑為丙酮；所述的增 韌劑為鄰苯二甲酸二丁酯；所述的膠粘劑基體各組分在膠粘劑基體中的質量分數(shù)為合成樹 脂60%~70%，固化劑20%~25%，增韌劑5%~11%，稀釋劑5°/。~13%。
3、按照權利要求2所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是，所述的合成樹脂 優(yōu)選環(huán)氧樹脂。
4、 按照權利要求1所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是，所述的花崗巖 顆?；蛏笆w粒骨料粒徑為0.1mm 10mm。
5、 按照權利要求1所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料，其特征是，所述的玻璃纖 維為短纖維隨機取向分布在復合材料中，玻璃纖維長度為5~25mm。
6、玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟a)將花崗巖顆?；蛏笆w粒篩分，按粒徑范圍分為6個級別O.lmm 0.6mm， 0.6 mm ~2mm, 2mm 3.5mm， 3.5mm 5mm， 5mm 7mm， 7mm 10mm，將不同粒徑級另U的顆 粒骨料清洗干凈并干燥，然后根據(jù)不同粒徑級別按一定質量比稱取后混合均勻；b)稱取玻璃 纖維，采用硅垸偶聯(lián)劑浸泡法表面處理玻璃纖維；C)稱取液態(tài)合成樹脂、稀釋劑、增韌劑和 固化劑并混合成均勻的樹脂體系，將經(jīng)過表面處理的玻璃纖維加入混合均勻的樹脂體系，并 攪拌使其分布均勻；d)將混合均勻的固體顆粒骨料加入到樹脂體系和玻璃纖維的均勻混合物 中，繼續(xù)攪拌至骨料、玻璃纖維和樹脂體系各組分分布均勻，再澆鑄到模具中并固定到振動 臺上進行振動密實，至拌合物中不再明顯有氣泡冒出為止，振動頻率為7(K120Hz，振幅范圍 為0.2^.5mm，持續(xù)振動的時間為10~30分鐘；e)將振實后的復合材料在室溫下養(yǎng)護3天， 固化成型后開模，開模后繼續(xù)室溫養(yǎng)護10~15天。
7、按照權利要求6所述的玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料的制備方法，其特征是，步 驟a)中，所述的花崗巖顆?；蛏笆w粒骨料各粒徑級別所用的質量占骨料總量的百分比為\O.lmm 0.6mm: 12%~14%;\0.6mm 2 mm: 16% 20%;\2腿~3.5 mm: 14%~17%;(3.5腿 5讓13%~16%; 5腿 7腿14%~腦； 7她 10mm: 21%~25%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。玻璃纖維增強聚酯礦物復合材料包括膠粘劑基體、骨料和玻璃纖維，是將膠粘劑基體、骨料和玻璃纖維經(jīng)過均勻混合、澆鑄、固化等步驟制備而成，其中膠粘劑基體的質量分數(shù)為9％～20％，骨料的質量分數(shù)為79％～90％，玻璃纖維的質量分數(shù)為0.1％～1％。該種復合材料具有優(yōu)良的阻尼性能和物理機械性能，比無纖維增強的聚酯礦物材料抗壓強度提高15％～25％，阻尼比提高9.5％～23％，可作為優(yōu)良的機械基礎件材料。
文檔編號C08L101/00GK101531821SQ20091002053
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者張建華, 白文峰 申請人:山東大學