一种玄武岩纤维的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种玄武岩纤维的处理方法，属于玄武岩纤维处理领域，该处理方法包括如下步骤：（1）将待处理的玄武岩纤维清洗干净后，备用；（2）按如下重量份数比称取各组分：2

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维的处理方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，尤其是玄武岩纤维处理领域，具体为一种玄武岩纤维的处理方法。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维是将玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。
[0003]玄武岩纤维具有优异的耐温性、单丝力学强度、弹性模量、密度、蠕变断裂应力、化学稳定性等物理化学性质，耐腐蚀性优于普通玻璃纤维，力学性能指标也优于普通玻璃纤维约30％，蠕变率则约为芳纶纤维的1/4，工艺能耗约为碳纤维的1/16。基于玄武岩纤维的优良特性，其应用领域包括国防军工、土建设施、建筑增强、海洋工程、电力特高压输送、轨道交通车辆、汽车轻量化、消防、环保。
[0004]对玄武岩纤维进行改性处理，能提升玄武岩纤维的韧性、强度等理化性能，进而拓展其应用领域和/或范围。因此，迫切需要一种玄武岩纤维的改性方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的在于，提供一种玄武岩纤维的处理方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种玄武岩纤维的处理方法，包括如下步骤：
[0008](1)将待处理的玄武岩纤维清洗干净后，备用；
[0009](2)活化处理
[0010]按如下重量份数比称取各组分：2-5份硝酸盐、8-15份咪唑啉类表面活性剂、60-100份水，将称取的组分混合均匀后，即得预处理剂；
[0011]将步骤1清洗后的玄武岩纤维放入预处理剂中进行活化处理，得到活化玄武岩纤维；
[0012](3)复合改性
[0013]按如下重量份数比称取各组分：20-60份水溶性环氧树脂、3-10份硅烷偶联剂、0.5-1.5份抗静电剂、0.5-1.5份季铵盐类表面活性剂、80-150份水、15-25份有机酸、2-5份壳聚糖、5-10份无水乙醇，备用；
[0014]将称取的硅烷偶联剂溶解于水中，再取部分有机酸，调节溶液pH值至酸性，使硅烷偶联剂水解；而后，再向其中加入水溶性环氧树脂，搅拌均匀，反应0.2～5h；待水溶性环氧树脂添加完毕后，分别加入抗静电剂、季铵盐类表面活性剂，搅拌均匀，得到溶液A；
[0015]向壳聚糖中加入剩余有机酸，搅拌均匀，得到溶液B；
[0016]将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，再向其中加入无水乙醇，得到溶液C；
[0017]将活化玄武岩纤维浸入溶液C内，待浸润完全后，取出并在40～60℃下烘干固化
0.5～5h，完成浸润改性处理；重复浸润改性处理一至五次，即可。
[0018]所述步骤3中，重复浸润改性处理一至两次，即可。
[0019]所述步骤1中，将待处理的玄武岩纤维进行超声处理，去除其表面的杂质，备用。
[0020]所述步骤1中超声处理时间为20～200min。
[0021]所述步骤2中，硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵中的一种或多种。
[0022]所述步骤2中，咪唑啉类表面活性剂为咪唑啉、咪唑啉烷基衍生物中的一种或多种；
[0023]所述咪唑啉烷基衍生物的结构通式如下：
[0024][0025]式中，R为十五烷基、十七碳烯基或十七烷基。
[0026]所述咪唑啉类表面活性剂为1-羟乙基-2-十五烷基-咪唑啉。
[0027]所述步骤2中，水为去离子水、蒸馏水、软化水中的一种或两种。
[0028]所述步骤2中，将步骤1清洗后的玄武岩纤维放入预处理剂中，预处理件浸没玄武岩纤维，活化处理10～60min，得到活化玄武岩纤维。
[0029]所述步骤3中，所述水溶性环氧树脂为多元醇缩水甘油醚；所述硅烷偶联剂为烷基苯氧基聚氧乙烯甲基二乙氧基硅烷、丙烯基-间甲苯氧基二氯硅烷、甲基丙烯酰氧基-甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
[0030]所述有机酸为乙酸。
[0031]所述水溶性环氧树脂为山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。
[0032]所述季铵盐类表面活性剂为双十烷基二甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、N-脱氢枞基-N,N-二羟乙基季铵盐中的一种或几种。
[0033]所述抗静电剂为氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或两种。
[0034]所述步骤3中，将称取的硅烷偶联剂溶解于水中，再取部分有机酸，调节溶液pH值至3～6.9；优选pH值为4～5。
[0035]所述步骤3中，硅烷偶联剂的水解时间为0.5～3h。
[0036]本申请中，首先对待处理的玄武岩纤维进行清洗处理，以去除其表面的灰尘、污物等杂质，以使其表面清洗，保证后续改性的顺利进行。步骤2中，所述的预处理剂由硝酸盐、咪唑啉类表面活性剂、水按比例配置而成。通过预处理剂内组分的相互配合，对玄武岩纤维表面腐蚀、活化，形成粗糙表面，并接枝多种活性基团，使纤维表面形成大量活性位点和活
性基团，进而有利于玄武岩纤维与改性剂进行化学键合和复合。本申请中，采用的咪唑啉类表面活性剂，如咪唑啉，其是一类强碱性、低熔点的阳离子表面活性剂。本申请中，通过提升咪唑啉类表面活性剂相对硝酸盐的比例；一方面，提高了咪唑啉类表面活性剂的浓度，有利于玄武岩纤维的表面活化；另一方面，咪唑啉类表面活性剂自身为强碱性，其与硝酸盐相配合，能为硝酸盐提供碱性环境，能在不额外添加强碱的前提下，实现对玄武岩纤维表面腐蚀、活化。
[0037]待玄武岩纤维活化完成后，进行改性处理。本申请中，经硅烷偶联剂水解，与水溶性环氧树脂反应后，通过加入抗静电剂、季铵盐类表面活性剂，制备出溶液A。而后，将壳聚糖溶于有机酸中，得到溶液B。再将溶液B溶解于溶液A中，并向其中加入无水乙醇，得到溶液C。最后，将溶液C作为浸润剂，对活化玄武岩纤维进行浸润处理，浸润后再40～60℃下烘干固化0.5～5h，完成浸润改性处理。根据需要，可以重复浸润改性处理一至五次，即完成玄武岩纤维的改性操作。本申请中，各组分均匀分散在溶液C中，并对玄武岩纤维进行浸润处理，进而达到增强材料性能的目的。
[0038]本申请中的水溶性环氧树脂选用多元醇缩水甘油醚(如山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚等)，这类环氧树脂具有高极性及高化学性能的氨酯基团，具有对玄武岩纤维很强的粘结力、界面结合能力，从而使得水溶性环氧树脂能附着在玄武岩纤维表面，进而达到增强玄武岩纤维强度的目的，且水溶性环氧树脂能提升玄武岩纤维的抗裂强度，改善玄武岩纤维的物理性能。硅烷偶联剂则选用烷基苯氧基聚氧乙烯甲基二乙氧基硅烷、丙烯基-间甲苯氧基二氯硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将待处理的玄武岩纤维清洗干净后，备用；(2)活化处理按如下重量份数比称取各组分：2-5份硝酸盐、8-15份咪唑啉类表面活性剂、60-100份水，将称取的组分混合均匀后，即得预处理剂；将步骤1清洗后的玄武岩纤维放入预处理剂中进行活化处理，得到活化玄武岩纤维；(3)复合改性按如下重量份数比称取各组分：20-60份水溶性环氧树脂、3-10份硅烷偶联剂、0.5-1.5份抗静电剂、0.5-1.5份季铵盐类表面活性剂、80-150份水、15-25份有机酸、2-5份壳聚糖、5-10份无水乙醇，备用；将称取的硅烷偶联剂溶解于水中，再取部分有机酸，调节溶液pH值至酸性，使硅烷偶联剂水解；而后，再向其中加入水溶性环氧树脂，搅拌均匀，反应0.2～5h；待水溶性环氧树脂添加完毕后，分别加入抗静电剂、季铵盐类表面活性剂，搅拌均匀，得到溶液A；向壳聚糖中加入剩余有机酸，搅拌均匀，得到溶液B；将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀后，再向其中加入无水乙醇，得到溶液C；将活化玄武岩纤维浸入溶液C内，待浸润完全后，取出并在40～60℃下烘干固化0.5～5h，完成浸润改性处理；重复浸润改性处理一至五次，即可。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤2中，硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述步骤2中，咪唑啉类表面活性剂为咪唑啉、咪唑啉烷基衍生物中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：余胜，赖川，魏伟，周绿山，谢云峰，
申请(专利权)人：四川文理学院，
类型：发明
国别省市：