一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO制造技术

本发明专利技术公开了一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO

A kind of SiO for basalt fiber composite reinforcement

【技术实现步骤摘要】
一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂及其制备方法
本专利技术涉及纤维浸润剂的
，更具体地说，它涉及一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂及其制备方法。
技术介绍
传统钢筋用于增强海港码头防护工程和建筑物时，由于海水及混凝土中碱性离子的腐蚀侵害，钢筋强度骤降，大大降低了钢筋的使用寿命，进而迫使海港码头防护工程和建筑物的主体结构强度，降低使用寿命。同时利用钢筋增强地面混凝土建筑物时，由于混凝土与钢筋的弹性模量不一致，当整体结构受到外应力作用时，混凝土与钢筋的变形量不一致，混凝土与钢筋开始相互脱离，不再兼容，导致主体结构失效。因此采用新型材料制备新型复合筋，替代传统钢筋，从而克服传统钢筋的不足。而其中，玄武岩纤维由于其具有脆性大、电绝缘、耐腐蚀、耐高温以及较优的力学性能，备受关注。但是玄武岩纤维在高速拉制过程中，会造成断丝、飞丝、摩擦起毛、单丝断裂的情况，大大降低了玄武岩纤维强度，使得玄武岩纤维的电绝缘、耐腐蚀、耐高温以及较优的力学性能大大降低。因此，在拉丝过程中，需要在纤维表面涂覆一种具有润滑性、粘结性的浸润剂，通过涂层改性技术的实施达到改善玄武岩纤维集束性、耐磨性并对纤维起到柔化作用，进而提高其力学性能，改善复合材料界面性能。申请号为2015106829605的专利技术专利公开了一种纳米改性的玄武岩连续纤维专用浸润剂及其制备方法，浸润剂的制备原料包括：有机硅改性丙烯酸酯和聚酯树脂乳液25-35份；脂肪酸酰胺醋酸盐和脂肪酸酯硫酸盐15-20份；季铵盐阳离子抗静电剂5-10份；纳米二氧化硅和二氧化钛粒子5-15份；硅烷偶联剂15-25份；柠檬酸20-30份；乳酸钠5-10份；去离子水50-100份。其解决了浸润后的玄武岩纤维的纺织性较差，无法满足织造成纤维布的要求。上述的浸润剂虽然添加了纳米粒子对浸润剂进行改性，随后用于玄武岩纤维的浸润，但是其产品只是用于纺织行业，上述浸润剂用于玄武岩纤维复合筋的涂覆之后，由于制备得到的改性玄武岩纤维复合筋的表面粗糙度不足，使得改性玄武岩纤维复合筋的抗拉伸强度较低、制备得到的玄武岩纤维复合筋的力学性能稳定性不足以及耐腐蚀的性能不佳，因此在将此材料用于建筑行业中的时候具有一定的应用限制。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种用于玄武岩纤维的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，其具有使得玄武岩纤维复合筋材料的表面粗糙度降低、抗拉强度增大以及耐腐蚀性提高的优点。本专利技术的第二个目的在于提供一种用于玄武岩纤维的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂的制备方法，其具有制备过程简单高效、利于工业化生产的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于玄武岩纤维的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，所述浸润剂包含以下重量份的原料：SiO2纳米粒子0.2-0.3份；成膜剂4.0-10份；润滑剂0.2-1.1份；硅烷偶联剂0.4-0.9份；抗静电剂0.05-0.2份；去离子水87-95份；所述成膜剂为环氧乳液类成膜剂。通过采用上述技术方案，未经SiO2纳米粒子改性的浸润剂的分子之间存在较大的微观孔隙，对热固型浸润剂进行SiO2纳米粒子改性后，由于SiO2纳米粒子的粒径较小，能够很好的进入到浸润剂分子间较大的微观孔隙内，进而降低了浸润剂的表面粗糙度、弥补浸润剂缺陷、提高浸润剂的浸润性能，使得最终玄武岩纤维的表面粗糙度及抗拉强度均得到改善，满足高精度需求。成膜剂利用自身的粘结力来附着于玄武岩纤维的表面，保证了玄武岩纤维原丝集束、保持原丝完整，它能够决定原丝硬挺性、柔软性以及玄武岩纤维的性能，除此以外，由于成膜剂为环氧乳液类成膜剂，具有一定的防水、耐酸碱腐蚀的特性，因此将环氧乳液类成膜剂用于玄武岩纤维的浸润时，使得改性玄武岩纤维复合筋的防水、耐酸碱腐蚀的性能增强。润滑剂的使用避免玄武岩纤维在生产和使用过程中产生毛纱，用量过大在络纱过程会造成丝饼脱圈、乱纱出现；硅烷偶联剂的使用将玄武岩纤维和浸润剂连接在一起，同时也促进浸润剂内其他成分的连接；由于玄武岩纤维在制备以及使用的过程中会产生静电，抗静电剂的使用消除材料上的静电作用。将环氧乳液类成膜剂用于浸润剂的制备时，改善玄武岩纤维柔软性，使得SiO2纳米粒子更容易进入玄武岩纤维微观表面上的裂缝、填平其凹陷不平，改善玄武岩纤维的表面粗糙度，同时SiO2纳米粒子具有一定的力学强度，使得玄武岩纤维的力学强度更强。而当玄武岩纤维表面粗糙度降低的时，不易与其它材料复合交联，而硅烷偶联剂的使用有效促进玄武岩纤维和有机复合材料(如树脂)的连接；同时SiO2纳米粒子加入到环氧乳液成膜剂时，环氧乳液成膜剂由于其环氧基的存在，本身具有一定的空间结构，SiO2纳米粒子由于其粒径的优势，与环氧乳液成膜剂能够更好地混合在一起，而润滑剂与环氧乳液成膜剂的混合使用，润滑剂在提高浸润剂的润滑性能的同时对环氧乳液成膜剂的空间结构进行修饰。最终制备的改性玄武岩纤维复合筋力学强度大、耐腐蚀，并且其弹性模量与混凝土一致，当整体结构受到外应力作用时，混凝土与改性玄武岩纤维复合筋的变形量一致，混凝土与改性玄武岩纤维复合筋不会相互脱离，兼容性好，强度较大。进一步地，所述环氧乳液类成膜剂的型号为Neoxil-961D。通过采用上述技术方案，优选的环氧乳液类成膜剂使得玄武岩纤维集束性更高，玄武岩纤维与树脂的界面相容性更好，使得最终制备得到的改性玄武岩纤维复合筋的耐酸碱腐蚀的性能更佳。进一步地，所述的润滑剂选自脂肪酸酰胺、合成酯、聚酯、醋酸中一种或几种的水溶液，且脂肪酸酰胺溶液、合成酯溶液、聚酯溶液和醋酸溶液的质量比为2:1:2:1。进一步优选地，所选的脂肪酸酰胺的分子式为C11H23CON(CH2CH2OH)2；合成酯是型号为StaraddLB603的高性能合成酯；聚酯为改性聚有机硅氧烷。通过采用上述技术方案，其中C11H23CON(CH2CH2OH)2属于非离子表面活性剂，没有浊点，易溶于水，具有良好的发泡、稳泡、渗透去污、抗硬水等功能，在阴离子表面活性剂呈酸性时与之配伍后的增稠效果显著，能与多种表面活性剂配伍。StaraddLB603高润滑性合成酯与硫化剂复配，代替氯化石蜡，有优异的极压和润滑性，乳化油和半合成配方容易加入，显著提高润滑性。上述浸润剂的使用一方面可以起润滑保护作用，避免纤维表面受损；另一方面可以改善纤维单丝间的相互作用，提供一定的集束作用，使得纤维单丝间的集数效果更好；除此以外，可以通过浸润剂自身的结构设计，改善纤维表面性能，以满足不同需求的应用。在此配比下，润滑剂在纤维表面铺展系数大，使得固-液面的接触角小，润滑剂在玄武岩纤维表面铺展性好，进而使得浸润剂在纤维表面形成的膜更加致密，从而提高纤维的表面性能、力学性能以及复合材料性能。进一步地，所述的硅烷偶联剂选自三甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO

【技术特征摘要】
1.一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，其特征在于，所述浸润剂包含以下重量份的原料：
SiO2纳米粒子0.2-0.3份；
成膜剂4.0-10份；
润滑剂0.2-1.1份；
硅烷偶联剂0.4-0.9份；
抗静电剂0.05-0.2份；
去离子水87-95份；
所述成膜剂为环氧乳液类成膜剂。


2.根据权利要求1所述的一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，其特征在于，所述环氧乳液类成膜剂的型号为Neoxil-961D。


3.根据权利要求1所述的一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，其特征在于，所述的润滑剂选自脂肪酸酰胺、合成酯、聚酯、醋酸中一种或几种的水溶液，且脂肪酸酰胺溶液、合成酯溶液、聚酯溶液和醋酸溶液的质量比为2:1:2:1。


4.根据权利要求1所述的一种用于玄武岩纤维复合筋的SiO2纳米粒子改性的热固型浸润剂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂选自三甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中生，刘国玲，
申请(专利权)人：北京中创时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11