科创中国

本成果围绕油气开发、能源化工等领域对绿色环保玄武岩纤维复合1材料高压管的迫切需求，依托国家级、省部级和横向项目6项,由西南石油大学、重庆大学、四川航天拓达玄武岩纤维开发有限公司,通过产学研合作，突破了玄武岩纤维复合材料高压管的关键制备技术，并实现了产业化应用。主要在以下几方面取得了技术创新:( 1 )通过对玄武岩纤维表面纳米结构及化学活性进行双重调控,同时增强了纤维和树脂之间的机械啮合与化学键合作用,显著提升了玄武岩纤维复合材料的界面性能，并优化了树脂配方,解决了高压管产品中的分层失效现象。( 2 )有效优化了玄武岩纤维复合材料高压管成型工艺及缠绕成型装置，解决了成型过程和产品性能稳定性差的技术难题，突破了高压管成型关键技术。( 3 )建立了玄武岩纤维复合材料在模拟油气田等苛刻服役环境中的性能评价方法，完善了玄武岩纤维复合材料高压管的标准体系。

本成果有以下几方面技术特点和优势:( 1 )通过目组装法，仕幺武岩纤维表面原位生长出大长径比且富含活性官能团的聚硅氧烷纳米线，并可以方便地通过对反应时间等改性工艺参数的调整,控制聚硅氧烷纳米线的生长尺度，使得玄武岩纤维与树脂的匹配相容性得到改善，显著提高了其界面粘结性,复合材料层间剪切强度可提高50.5% ;( 2)进一步通过对成型工艺、缠绕成型装置及树脂配方进行优化，玄武岩纤维复合材料高压管的分层问题得到彻底解决,40 MPa内压检验及第二次水压加载至64 MPa未破坏,分别比玻璃纤维高压管和未改性的玄武岩纤维高压管高9 MPa和4 MPa.

( 1 )通过目组装法，仕幺武岩纤维表面原位生长出大长径比且富含活性官能团的聚硅氧烷纳米线，并可以方便地通过对反应时间等改性工艺参数的调整,控制聚硅氧烷纳米线的生长尺度，使得玄武岩纤维与树脂的匹配相容性得到改善，显著提高了其界面粘结性,复合材料层间剪切强度可提高50.5% ;( 2)进一步通过对成型工艺、缠绕成型装置及树脂配方进行优化，玄武岩纤维复合材料高压管的分层问题得到彻底解决,40 MPa内压检验及第二次水压加载至64 MPa未破坏,分别比玻璃纤维高压管和未改性的玄武岩纤维高压管高9 MPa和4 MPa.

产学研合作单位：西南石油大学，重庆大学，四川航天拓达玄武岩纤维开发有限公司；第一完成人：向东，副教授, 2015年博士毕业于英国贝尔法斯特女王大学( Queen' s University Belfast ),博士期间师从英国皇家工程院院士Eileen Harkin-Jones教授同年到西南石油大学从事教学和科研工作。主要从事聚合物基复合材料制备与加工技术研究,作为项目负责人主持国家自然科学基金、四川省国际合作项目、四川省国外高端人才引进项目、四川省留学回国人员择优资助项目、四川省博士后特别资助项目、成都市国际合作项目等科研项目9项,教育部产学合作协同育人项目1项。在Composites Science and Technology、CompositesPart A和Composites Part B等研究领域高水平期刊发表SCI论文50余篇( H-index 15 )，授权国家发明专利15件,出版英文专著1部。现为四川省玄武岩纤维复合材料开发及应用工程技术研究中心秘书、在高校玄武岩纤维协同科创平台西南石油大学负责人,国际先进材料协会( IAAM,瑞典)青年科学家奖获得者。

通过对玄武岩纤维表面纳米结构及化学活性进行双重调控,同时增强了纤维和树脂之间的机械啮合与化学键合作用,显著提升了玄武岩纤维复合材料的界面性能，并优化了树脂配方,解决了高压管产品中的分层失效现象。( 2 )有效优化了玄武岩纤维复合材料高压管成型工艺及缠绕成型装置，解决了成型过程和产品性能稳定性差的技术难题，突破了高压管成型关键技术。( 3 )建立了玄武岩纤维复合材料在模拟油气田等苛刻服役环境中的性能评价方法，完善了玄武岩纤维复合材料高压管的标准体系。

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