一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，该浸润剂是由成膜剂、抗静电剂、润滑剂以及偶联剂，余量为去离子水制成，其中成膜剂是由油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油经环氧化而制备得到。本发明专利技术所述方法是使用水与乳化剂将成膜剂稀释乳化后，依次加入抗静电剂、润滑剂以及偶联剂等，充分搅拌均匀，即得到浸润剂。该浸润剂主要应用于传统玄武岩纤维在拉丝过程中的上浆工艺，可有效改善玄武岩纤维束的集束性、耐磨性，进而提高玄武岩纤维的力学性能。由于本发明专利技术所述的浸润剂的主要成分为环氧化油类，所以其性价比高且绿色无污染，具有可持续发展的意义。

A Basalt Fiber Reinforced Sizing Agent and Its Preparation Method

The invention discloses a basalt fiber reinforced Infiltrator and a preparation method thereof. The Infiltrator is made of film forming agent, antistatic agent, lubricant and coupling agent with residual deionized water. The film forming agent is prepared by epoxidation of oil ditch oil, sunflower seed oil, rapeseed oil, linseed oil or tung oil. The method of the invention is to use water and emulsifier to dilute and emulsify the film-forming agent, then add antistatic agent, lubricant and coupling agent in turn, and fully mix evenly, that is to say, to obtain an infiltrator. The sizing agent is mainly used in traditional basalt fiber sizing process during wire drawing, which can effectively improve the clustering and wear resistance of basalt fiber bundles, and then improve the mechanical properties of basalt fiber. Because the main component of the sizing agent is epoxidized oil, the sizing agent has high cost performance ratio, green and pollution-free, and has the significance of sustainable development.

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法
本专利技术涉及一种绿色、环保玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，属于新材料领域。
技术介绍
连续玄武岩纤维以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后，加入熔窑中，在温度为1450-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板拉制而成的连续纤维。其主要成分包括二氧化硅、氧化铝、氧化钙、二氧化钛和氧化铁等氧化物。连续玄武岩纤维不仅具有优异的力学性能，还具有良好的绝缘性、抗腐蚀性、阻燃性、耐高温、耐酸碱腐蚀等性能，并且玄武岩纤维在生产过程中不需要加入任何添加剂，对环境污染小，其产品废弃可直接排放，对生态环境无危害，是一种名副其实的绿色环保材料，被誉为21世纪新型绿色环保型纤维，也是我国未来重点发展的四大高性能纤维之一。连续玄武岩纤维在摩擦材料、建筑材料、隔热材料、汽车行业、纤维增强复合材料、高温过滤织物以及防护、医疗、电子、农业等多个领域具有广泛的应用。典型的连续玄武岩纤维的生产工艺是将矿石原料经过破碎、清洗、干燥后，加到熔炉内熔化，熔化好的料液经引丝冷却成形，通过涂油器涂覆浸润剂后绕在拉丝机上进行拉丝，原丝通过排线器整齐的排列到绕丝筒上；拉好的原丝筒根据浸润剂类别不同，进行烘干处理。浸润剂作为连续玄武岩纤维生产过程中用到的重要的辅助试剂，能对纤维起到物理包覆的作用，增加纤维的韧性和润滑性，还能对纤维表面进行化学处理，增加纤维的功能性。因此，采用浸润剂对纤维材料进行改性，将纤维的生产、改性合二为一，既简化了生产步骤又节约了生产成本，缩短了生产周期，还能赋予玄武岩纤维新的功能来满足纤维在不同领域及环境中的应用。当前玄武岩纤维浸润剂仍处于起步阶段，大多直接沿用玻璃纤维的浸润剂，但两种纤维的表面状态以及化学组分都大不相同，这使其很难对玄武岩纤维发挥应有的效果。面对国家的重大节能环保新举措，开发绿色环保、价格低廉，并能显著提高玄武岩纤维力学性能的浸润剂具有科学发展的意义。浸润剂主要成分包括：成膜剂、润滑剂、抗静电剂以及偶联剂。其中，成膜剂大致可分为五种，即环氧成膜剂、聚氨酯成膜剂、PVAc类成膜剂、丙烯酸乳液成膜剂以及聚氨酯乳液成膜剂。本专利技术采用环氧成膜剂，主要利用地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油、桐油等常见的油类进行环氧化得到的。其中，地沟油被业内人士称为毛油，其主要来自宾馆酒楼的剩饭剩菜、下水道的清淡漂浮物、重复使用多次的油。地沟油最大的危害来自植物油的重复加热、炒菜、油炸温度高达150-300℃，在高温下，脂肪酸分子会产生氧化、裂变等，会引起消化不良、头痛、头晕、失眠、乏力、肝区不适等症状，长期食用可能引发癌症，对人体危害极大。将地沟油应用于浸润剂，既增强了玄武岩纤维的力学性能，又达到了废物回收利用减少环境压力的效果。鉴于此，本专利技术提供了一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，以实现地沟油等油类资源的有效利用，以及玄武岩纤维在力学性能上的提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供了一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，该浸润剂是由成膜剂、抗静电剂、润滑剂以及偶联剂，余量为去离子水制成，其中成膜剂是由地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油等油类经环氧化而制备得到的绿色、环保环氧型成膜剂。本专利技术所述方法是使用水与乳化剂将成膜剂稀释乳化后，依次加入抗静电剂、润滑剂以及偶联剂等，充分搅拌均匀，即得到浸润剂。该浸润剂主要应用于传统玄武岩纤维在拉丝过程中的上浆工艺，可有效改善玄武岩纤维束的集束性、耐磨性，进而提高玄武岩纤维的力学性能。由于本专利技术所述的浸润剂的主要成分为环氧化油类，所以其性价比高且绿色无污染，具有可持续发展的意义。本专利技术所述的一种玄武岩纤维增强型浸润剂，该浸润剂由质量百分比为成膜剂1-6.0％，硅烷偶联剂为KH-550、KH-570、KH-560或KH-5400.2-0.8％，润滑剂为硬脂酸聚氧乙烯酯0.2-0.8％，抗静电剂为季铵盐0.2-0.8％，余量为去离子水制成，其中成膜剂是由油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油经环氧化制备得到。所述的一种玄武岩纤维增强型浸润剂的制备方法，该浸润剂由质量百分比为成膜剂1-6.0％，偶联剂0.2-0.8％，润滑剂0.2-0.8％，抗静电剂0.2-0.8％，余量为去离子水，具体操作按下列步骤进行：制备成膜剂：a、将油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油在甲酸和双氧水同时存在下于温度60-70℃，恒温搅拌8h，加入碳酸氢钠中和，水洗至中性，过滤、旋转蒸发除去水分，即得到环氧化油类，待用；b、将步骤a配制的环氧化油类在乳化剂吐温-80或十二烷基硫酸钠存在下，加入14.5g去离子水，在高速搅拌下配制成浓度为40％的成膜剂乳液，使用前将浓度为40％的成膜剂乳液用去离子水稀释至10％的乳化液，待用；制备浸润剂：c、在高速搅拌条件下，将硅烷偶联剂KH-550、KH-570、KH-560或KH-540加入经醋酸调节pH为3-4的去离子水中，滴加完毕后持续搅拌2-3h，待用；d、将润滑剂硬脂酸聚氧乙烯酯在温度50-60℃的去离子水中进行搅拌溶解，溶解后缓慢冷却至室温，待用；e、将抗静电剂季铵盐在温度75-85℃的去离子水进行搅拌溶解，溶解后缓慢冷却至室温，待用；f、将步骤b、步骤c、步骤d和步骤e配制好的各组份依次缓慢加入容器中，再加入去离子水，在中速搅拌下充分混合2h，即得到绿色、环保玄武岩纤维增强型浸润剂。本专利技术提供了一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，以实现地沟油等油类资源的有效利用，以及玄武岩纤维在力学性能上的提高。本专利技术所述的一种玄武岩纤维增强型浸润剂及其制备方法，与现有技术相比有以下创新性：1、本专利技术涉及的浸润剂配制方法简单，容易掌握，重复性好，易实现产业化生产；2、本专利技术配制的浸润剂用于玄武岩纤维的涂层使用，不会对纤维本身的性质产生破坏，不仅可以对纤维提供一定的润滑性和保护性、有效改善纤维单丝的集束性能，使其具有优异的力学性能，还可实现地沟油等油类资源的有效利用；3、采用本专利技术配制的浸润剂涂覆玄武岩纤维，其各种油类可以变换交叉使用，可以进行批量生产，对地沟油等油类的回收再利用，不仅改善了环境污染，也提升了油类资源的产品附加值，还可以实现玄武岩纤维力学性能的提高。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1按质量百分比：成膜剂1％，偶联剂0.2％，润滑剂0.2％，抗静电剂0.2％，其余量为去离子水，具体操作步骤如下：制备成膜剂：a、将10g甲酸加入到100g地沟油中搅拌均匀，再逐滴加入85.5g双氧水，升温至60℃，恒温搅拌8h，加入碳酸氢钠中和，水洗至中性，过滤、旋转蒸发除去水分，即得到环氧地沟油，待用；b、取10g步骤a配制的环氧地沟油在0.5g乳化剂十二烷基硫酸钠存在的条件下，加入14.5g去离子水，在高速搅拌下配制成浓度为40％的成膜剂乳液，使用前将25g成膜剂乳液加入75g去离子水稀释成浓度为10％的成膜剂，待用；制备浸润剂：c、在高速搅拌下，将2g硅烷偶联剂KH-550逐滴滴入60g经醋酸调节pH值为4.0的去离子水中，滴加完毕后持续搅拌2h，待用；d、将2g润滑剂硬脂酸聚氧乙烯酯加入到98g去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维增强型浸润剂，其特征在于该浸润剂由质量百分比为成膜剂1‑6.0%，硅烷偶联剂为KH‑550、KH‑570、KH‑560或KH‑540 0.2‑0.8%，润滑剂为硬脂酸聚氧乙烯酯0.2‑0.8%，抗静电剂为季铵盐0.2‑0.8%，余量为去离子水制成，其中成膜剂是由油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油经环氧化制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维增强型浸润剂，其特征在于该浸润剂由质量百分比为成膜剂1-6.0%，硅烷偶联剂为KH-550、KH-570、KH-560或KH-5400.2-0.8%，润滑剂为硬脂酸聚氧乙烯酯0.2-0.8%，抗静电剂为季铵盐0.2-0.8%，余量为去离子水制成，其中成膜剂是由油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油经环氧化制备得到。2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强型浸润剂的制备方法，其特征在于该浸润剂由质量百分比为成膜剂1-6.0%，偶联剂0.2-0.8%，润滑剂0.2-0.8%，抗静电剂0.2-0.8%，余量为去离子水，具体操作按下列步骤进行：制备成膜剂：a、将油类地沟油、葵花籽油、菜籽油、胡麻油或桐油在甲酸和双氧水同时存在下于温度60-70℃，恒温搅拌8h，加入碳酸氢钠中和，水洗至中性，过滤、旋转蒸发除去水分，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏程，张钰荣，邢丹，齐明钢，刘大忠，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，贵州中科玄武岩纤维创新孵化研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65