一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）改性填料制备、（2）原料称取混合、（3）共混熔融处理、（4）喷丝冷却处理。本发明专利技术对玄武岩纤维的制备方法进行了特殊的改进处理，有效增强了玄武岩纤维的耐高温能力和稳定性，并提升了其力学强度、耐腐能力、消音性能等品质，最终制得的玄武岩纤维综合性能好，市场竞争力强，经济效益高。

Preparation method of heat resistant and high strength basalt fiber

The invention discloses a preparation method of heat-resistant high strength basalt fiber, which comprises the following steps: (1) preparation of modified filler, (2) weighing and mixing of raw materials, (3) blending and melting treatment, (4) spinning cooling treatment. The preparation method of the basalt fiber is specially improved, and the high temperature resistance and stability of the basalt fiber are effectively enhanced, and the mechanical strength, corrosion resistance and muffling performance of the basalt fiber are improved. The basalt fiber has good comprehensive performance, strong market competitiveness and high economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法
本专利技术属于高性能纤维材料领域，具体涉及一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法。
技术介绍
汽车消声器是用于吸收排气噪声的部件。它们目前应用玻璃纤维作为吸声材料。由于近来趋向于为在汽车发动机中节约越来越多的能量和日益严格的废气排放法规而采取措施的结果，发动机温度变得更高。这导致在消声器处排气温度为800℃或更高。因此，迫切需要提供在消声器中具有更高耐热性能(适应850~900℃的温度)的吸声材料。在制造耐热玻璃纤维的例子中，将E玻璃纤维用酸处理。具体地说，将具有组成为50~63wt.％(重量百分数)的SiO2，12~16wt.％的Al2O3，8~13wt.％的B2O3，15~20wt.％的CaO+MgO和微量Na2O+K2O的普通E玻璃纤维经受用比如9~12wt.％盐酸浓度在40~70℃下浸渍处理大约30分钟到几小时。这导致在表面层部分中形成具有SiO2含量按重量计达80％或更高的石英玻璃，因此使纤维具有耐热性能。这种经过酸处理的E玻璃纤维的有利之处在于，由于在它的纺丝温度和液相温度之间有很大差异，所以它可以方便而便宜地长丝并捻(纺丝)。然而，作为用于其排气温度可能达到700℃或更高的吸声器的吸声材料，上述纤维的耐热性能不足和不适用。尽管S玻璃纤维具有高耐热性能并可用作吸声材料，但S玻璃纤维的价格很贵。日本专利公报(公开)No.2001-206733A公开了一种耐热玻璃纤维，所述耐热玻璃纤维适合于用在汽车消声器中作为吸声材料，在上述汽车消声器处排气温度达到800℃或更高。玻璃纤维具有一种玻璃组成，所述玻璃组成用于整个纤维和基本上按重量百分数计，含有56％~58.5％的SiO2，12~17％的Al2O3，16~27％的CaO，1~9％的MgO，0~1％的Na2O和0~1％的K2O，并且既不含B2O3也不含F，此处表面层部分由含90wt.％或更高的SiO2的石英玻璃形成。上述专利文献还公开了通过使上述组成的玻璃纤维的表面经受用无机酸进行酸处理而得到的耐热玻璃纤维。在市场竞争日益加剧的今天，降低原料生产成本是提升市场竞争力的重要因素。而上述高品质的玻璃纤维造价较为昂贵，不适用于产品竞争力的提升，因此需要一种可替代的高品质纤维。玄武岩纤维，是用天然玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当，但造价较后者便宜许多，且其产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维之一。虽然玄武岩纤维的综合使用价值不错，但其长期在大约750℃~900℃的高温下使用时，结晶相会从玻璃成分扩展，导致挠性消失，在结晶层和玻璃层之间的界面处剥离，及其它问题，从而导致了其强度、使用品质等下降明显。因此还需要对玄武岩纤维的耐热等性能进一步的增强改进处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，制得的玄武岩纤维具有良好的耐高温能力，力学特性好，稳定性高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）改性填料制备：1）先将莫来石粉投入到盐酸溶液中浸泡处理2~3min，处理完成后滤出再投入到磷酸溶液中浸泡处理3~4min，处理完成后滤出再投入到氢氧化钠溶液中浸泡处理2~4min，处理完成后滤出最后用去离子水冲洗一遍后备用；2）将操作1）处理后的莫来石粉投入到煅烧炉内，先加热保持煅烧炉内的温度为300~400℃，保温煅烧处理20~30min后，再将煅烧炉内的温度升至800~900℃，保温煅烧处理40~50min后取出，自然冷却至室温备用；3）将操作2）处理后的莫来石粉投入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为85~95℃，不断超声处理10~15min后滤出，将处理后的莫来石粉放入到干燥箱内干燥处理1~1.5h后取出得改性填料备用；所述的改性处理液由如下重量份的物质组成：6~10份复合树脂、2~3份壳聚糖、1~4份钛酸酯偶联剂、1~1.5份二氧化钛、0.1~0.2份锆粉、1~3份十二烷基苯磺酸钠、5~8份丙酮、120~140份水；（2）原料称取混合：1）按对应重量份称取下列原料备用：90~100份玄武岩、8~12份蛇纹岩、15~20份石英砂、13~17份工序（1）制得的改性填料；2）将操作1）称取的所有原料成分共同混合放入到干燥箱内，保持干燥箱内的温度为120~150℃，干燥处理1~1.5h后取出得混合物料备用；（3）共混熔融处理：将工序（2）所得的混合物料放入到粉碎机内，粉碎后过500目筛后，再投入到池窑内加热熔融，保持熔融的温度为1450~1500℃，完全熔融后制得熔体备用；（4）喷丝冷却处理：将工序（3）所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，最后冷却制得成品玄武岩纤维。进一步的，工序（1）操作1）中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为5~8%，所述的磷酸溶液中磷酸的质量分数为6~9%，所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为8~10%。进一步的，工序（1）操作3）中所述的超声处理时超声波的频率为100~120kHz。进一步的，工序（1）操作3）中所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为100~110℃。进一步的，工序（1）操作3）中所述的改性处理液中的复合树脂的制备方法包括如下步骤：a.将质量分数为35~40%的甲醛溶液和三聚氰胺共同放入到烧瓶内，控制甲醛和三聚氰胺的摩尔质量比为1:1.5~1.7，用质量分数为25%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为9.0~9.5，然后向烧瓶内加入甲醛溶液总质量10~15%的乙二醇、5~8%的丙三醇，搅拌均匀后加热保持烧瓶内的温度为93~96℃，保温反应处理1~1.2h后，再向烧瓶内加入甲醛溶液总质量25~30%的尿素，同时将烧瓶内的温度降至80~85℃，保温反应处理15~20min，完成后将烧瓶内的温度降至不大于35℃后出料，得树脂A备用；添加的乙二醇和丙三醇可对树脂中的羟甲基和自由氨基进行封闭，增强了其稳定性和粘结性能；b.将质量分数为35~40%的甲醛溶液和尿素共同放入到烧瓶内，控制甲醛和尿素的摩尔质量比为1:0.9~1，用质量分数为25%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为7.5~8.0，然后向烧瓶内加入甲醛溶液总质量5~10%的四氢呋喃、7~12%的新戊二醇，搅拌均匀后加热保持烧瓶内的温度为90~95℃，保温反应处理40~45min后，用质量分数为20%的甲酸溶液调节溶液pH值为5.5~6.0，并将烧瓶内的温度降至83~86℃，保温反应处理25~30min后，用质量分数为25%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为9.0~9.5，待烧瓶内的温度降至不大于35℃后出料，得树脂B备用；添加的四氢呋喃和新戊二醇可增强树脂分子链的交联度以及活性，提升了其耐温性、力学品质和相容接枝能力；c.将步骤a所得的树脂A和步骤b所得的树脂B按照重量比1:1.8~2.2共同混合放入到反应釜内，加热保持反应釜内的温度为40~45℃，以600~700转/分钟的转速不断搅拌处理20~25min后取出即可。制得的复合树脂是一种改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）改性填料制备：1）先将莫来石粉投入到盐酸溶液中浸泡处理2~3min，处理完成后滤出再投入到磷酸溶液中浸泡处理3~4min，处理完成后滤出再投入到氢氧化钠溶液中浸泡处理2~4min，处理完成后滤出最后用去离子水冲洗一遍后备用；2）将操作1）处理后的莫来石粉投入到煅烧炉内，先加热保持煅烧炉内的温度为300~400℃，保温煅烧处理20~30min后，再将煅烧炉内的温度升至800~900℃，保温煅烧处理40~50min后取出，自然冷却至室温备用；3）将操作2）处理后的莫来石粉投入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为85~95℃，不断超声处理10~15min后滤出，将处理后的莫来石粉放入到干燥箱内干燥处理1~1.5h后取出得改性填料备用；所述的改性处理液由如下重量份的物质组成：6~10份复合树脂、2~3份壳聚糖、1~4份钛酸酯偶联剂、1~1.5份二氧化钛、0.1~0.2份锆粉、1~3份十二烷基苯磺酸钠、5~8份丙酮、120~140份水；（2）原料称取混合：1）按对应重量份称取下列原料备用：90~100份玄武岩、8~12份蛇纹岩、15~20份石英砂、13~17份工序（1）制得的改性填料；2）将操作1）称取的所有原料成分共同混合放入到干燥箱内，保持干燥箱内的温度为120~150℃，干燥处理1~1.5h后取出得混合物料备用；（3）共混熔融处理：将工序（2）所得的混合物料放入到粉碎机内，粉碎后过500目筛后，再投入到池窑内加热熔融，保持熔融的温度为1450~1500℃，完全熔融后制得熔体备用；（4）喷丝冷却处理：将工序（3）所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，最后冷却制得成品玄武岩纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）改性填料制备：1）先将莫来石粉投入到盐酸溶液中浸泡处理2~3min，处理完成后滤出再投入到磷酸溶液中浸泡处理3~4min，处理完成后滤出再投入到氢氧化钠溶液中浸泡处理2~4min，处理完成后滤出最后用去离子水冲洗一遍后备用；2）将操作1）处理后的莫来石粉投入到煅烧炉内，先加热保持煅烧炉内的温度为300~400℃，保温煅烧处理20~30min后，再将煅烧炉内的温度升至800~900℃，保温煅烧处理40~50min后取出，自然冷却至室温备用；3）将操作2）处理后的莫来石粉投入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为85~95℃，不断超声处理10~15min后滤出，将处理后的莫来石粉放入到干燥箱内干燥处理1~1.5h后取出得改性填料备用；所述的改性处理液由如下重量份的物质组成：6~10份复合树脂、2~3份壳聚糖、1~4份钛酸酯偶联剂、1~1.5份二氧化钛、0.1~0.2份锆粉、1~3份十二烷基苯磺酸钠、5~8份丙酮、120~140份水；（2）原料称取混合：1）按对应重量份称取下列原料备用：90~100份玄武岩、8~12份蛇纹岩、15~20份石英砂、13~17份工序（1）制得的改性填料；2）将操作1）称取的所有原料成分共同混合放入到干燥箱内，保持干燥箱内的温度为120~150℃，干燥处理1~1.5h后取出得混合物料备用；（3）共混熔融处理：将工序（2）所得的混合物料放入到粉碎机内，粉碎后过500目筛后，再投入到池窑内加热熔融，保持熔融的温度为1450~1500℃，完全熔融后制得熔体备用；（4）喷丝冷却处理：将工序（3）所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，最后冷却制得成品玄武岩纤维。2.根据权利要求1所述的一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，工序（1）操作1）中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为5~8%，所述的磷酸溶液中磷酸的质量分数为6~9%，所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为8~10%。3.根据权利要求1所述的一种耐热高强度玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，工序（1）操作3）中所述的超声处理时超声波的频率为100~120kHz。4.根据权利要求1所述的一种耐热高强度玄武岩纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，
申请(专利权)人：王伟，
类型：发明
国别省市：安徽,34