耐碱型玄武岩纤维浸润剂、玄武岩纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及浸润剂技术领域，公开了一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂及其制备方法,包括ZrOCl2溶胶6％～10％、成膜剂20％～22％、偶联剂0.4％～0.6％、润滑剂0.1％～0.3％、抗氧化剂1.0％～3.0％、pH调节剂0.1％～0.3％和余量的去离子水；本发明专利技术提供的耐碱型玄武岩纤维浸润剂，在成膜后，钛离子在玄武岩纤维表面聚集，进而形成保护层，且同时会形成致密的ZrO2涂层阻碍纤维表面和碱溶液之间的传质，从而提高纤维耐碱性、且成膜效果好、与混凝土的结合性佳。与混凝土的结合性佳。

【技术实现步骤摘要】
耐碱型玄武岩纤维浸润剂、玄武岩纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及浸润剂
，具体而言，涉及一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂、玄武岩纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]在现代建筑业中，建筑结构高耸、巨大且多样化，为满足建筑结构的发展需求，需要大量的纤维用于增强水泥基复合材料；水泥是一种碱性物质，其水泥基材料内部自始至终均处于碱性环境下，因此，采用纤维进行复合时，需要保证纤维的耐碱性能。
[0003]现有技术中，提升纤维耐碱性主要方法有两种:其一，改变纤维配方；其二，改变浸润剂配方；
[0004]如公开号为CN113321429A的专利，其公开了一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂，具体地:通过向浸润剂中添加ZrO2乳浊液，使得ZrO2在纤维的表面进行富集，从而保护纤维不被碱性环境腐蚀，提高耐碱性；其中，浸润剂使用时，需要耐碱成分均匀地涂覆在玄武岩纤维表面，同时，需要借助氧化锆在纤维表面的富集，进一步促进浸润剂在纤维表面的附着力，保证玄武岩纤维丝束不散，提高整体耐碱性；
[0005]然而，ZrO2乳浊液的稳定性较差，不仅配置时需要不停搅拌并借助超声分散，并且，若不及时使用乳浊液，会导致使用过程中沉降于底部，进而影响涂覆效果且堵塞管道；进一步地，采用氧化锆会占据纤维缺陷位置，影响浸润剂强化的效果。
[0006]再如，公开号为CN103466963A的专利，其公开了耐碱短切玻璃纤维浸润剂，具体地:其浸润剂配方中加入了一定比例聚丙烯酸酯成膜剂、环氧树脂乳液成膜剂、水溶性环氧树脂成膜剂，通过提高表面浸润剂膜厚度的方式增强纤维的耐碱性；
[0007]然而，其浸润剂中采用了大量的有机成膜剂，在与混凝土混配的过程中结合效果差，不便于大量混合使用。

技术实现思路

[0008]针对当前的玄武岩纤维浸润剂成膜效果不佳、与混凝土混配后结合效果差进而影响纤维耐碱性的技术问题，本专利技术的第一目的在于提供一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂；本专利技术的第二目的在于提供一种耐碱型玄武岩纤维的制备方法；
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案:
[0010]一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其组分按质量百分比计包括ZrOCl2溶胶6％～10％、成膜剂20％～22％、偶联剂0.4％～0.6％、润滑剂0.1％～0.3％、抗氧化剂1.0％～3.0％、pH调节剂0.1％～0.3％和余量的去离子水。
[0011]一种由前述浸润剂浸渍制备玄武岩纤维的方法，具体包括以下步骤:
[0012]S1、ZrOCl2溶胶的制备:将ZrOCl2
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8H2O粉末加入至乙醇～水溶液，在搅拌下混合均匀；
[0013]S2、偶联剂的水解:将pH调节剂充分溶于去离子水，边搅拌加入偶联剂，搅拌时间
为20～40min，转速为50～150r/min。
[0014]S3、浸润剂的配制:将上述混合后的偶联剂水解液，边搅拌边依次加入所述成膜剂、润滑剂、ZrOCl2溶胶、抗氧化剂、剩余去离子水，混合充分后继续搅拌20～40min，搅拌速度为50～150r/min，即得到配置好的增强浸润剂。
[0015]S4、耐碱性玄武岩纤维的制备:将上述浸润剂均匀涂覆于玄武岩纤维的表面，后升温至400～500℃加热固化8～15h后得到样品。经专利技术人研究发现，在该加热固化温度下可得到得到环氧树脂～ZrO2膜～玄武岩纤维，若温度低于400℃则不利于ZrOCl2分子转化为ZrO2。
[0016]<本申请达到的有益效果>
[0017]首先，具备更佳的耐碱性:与普通玄武岩纤维相比，本专利技术成膜后玄武岩纤维表面的钛离子聚集，进而形成保护层；且同时会形成致密的ZrO2涂层阻碍纤维表面和碱溶液之间的传质，从而提高纤维耐碱性。与加入ZrO2悬浊液的增强方法相比，本专利技术在加热固化前ZrO2都是以溶解的ZrOCl2分子形式悬浮在体系中，通过本专利技术可避免在生产过程中ZrO2颗粒沉降后造成管道阻塞、涂覆效果差等现象。
[0018]再者，成膜效果更好:本专利技术中创新的加入非硅烷类偶联剂，改变玄武岩纤维和水泥之间的界面能，并在界面之间形成牢固的化学键，使浸润剂在玄武岩纤维表面成膜更致密，成膜效果更好。
[0019]再者，与混凝土的结合性更好:与采用大量的有机浸润剂后改变玄武岩纤维与混凝土界面能相比较，本专利技术采用钛离子在纤维膜表面聚集后，与混凝土掺杂时能更好的与混凝土中的多种无机物结合，进一步提高增强混凝土的强度、耐水性、耐老化性及使用寿命。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0021]本专利技术提供了一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其组分按质量百分比计包括ZrOCl2溶胶6％～10％、成膜剂20％～22％、偶联剂0.4％～0.6％、润滑剂0.1％～0.3％、抗氧化剂1.0％～3.0％、pH调节剂0.1％～0.3％和余量的去离子水。
[0022]其中，ZrOCl2溶胶主要提供耐碱性的ZrO2。在加热固化前ZrO2都是以溶解的ZrOCl2分子形式悬浮在体系中，且在分散过程中ZrOCl2溶胶粒子在几到几百纳米范围内，分布较窄，容易在纤维表面上成膜，不需特殊的化学处理过程，热固化处理温度较低，可适用于玄武岩纤维正常生产工艺，数百纳米的纳米膜也不会对纤维本体造成其他影响。
[0023]ZrOCl2溶胶的制备方法包括将ZrOCl2
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8H2O粉末加入至乙醇～水溶液，在搅拌下混合均匀；
[0024]本申请中乙醇～水溶液中乙醇与水的摩尔比为1:8，ZrOCl2
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8H2O与所述乙醇～水溶液的摩尔比为1:4～10。本申请中制备的ZrOCl2溶胶加入到稳定的环氧树脂浸润剂乳液中，通过调剂乙醇的含量使乳液形成类溶胶状态。
[0025]成膜剂是浸润剂中的关键组分，用量最大，对浸润剂的作用和性能有着重要的影响。本专利技术中的成膜剂具体为环氧树脂乳液(TH～811,)其具有极好的粘接能力，可保护玄武岩纤维免遭断裂和机械磨损，同时为玄武岩纤维提供良好的集束性。
[0026]偶联剂其本身的两种不同反应性质，把玻璃纤维与树脂等高分子聚合物结合起来，起到一个桥梁作用，实现无机物和有机物之间良好的界面结合。本专利技术中偶联剂包含硅烷偶联剂和钛酸酯类非硅烷偶联剂。具体地，所述硅烷偶联剂为A187、A151、A171中的至少一种；所述钛酸酯类非硅烷偶联剂为钛酸正丁酯、钛酸四丙酯中的至少一种。
[0027]其中，偶联剂中的钛酸酯类非硅烷偶联剂是增强耐碱性的关键，生产过程中，非硅烷偶联剂水解后外部活泼的羟基与玄武岩纤维表面的羟基以氢键形式结合，在烘干高温作用下，以氢键结合的羟基发生醚化反应脱去水形成牢固的共价键，实现偶联效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其特征在于:其组分按质量百分数计包括ZrOCl2溶胶6％～10％、成膜剂20％～22％、偶联剂0.4％～0.6％、润滑剂0.1％～0.3％、抗氧化剂1.0％～3.0％、pH调节剂0.1％～0.3％和余量的去离子水。2.根据权利要求1所述的耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其特征在于:所述ZrOCl2溶胶通过将ZrOCl2
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8H2O粉末加入至乙醇和水的混合溶液。3.根据权利要求1所述的耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其特征在于:所述成膜剂为环氧树脂乳液。4.根据权利要求1所述的耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其特征在于:所述偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯类非硅烷偶联剂。5.根据权利要求4所述的耐碱型玄武岩纤维浸润剂，其特征在于:所述的硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家欣，潘宜清，刘思琪，李成均，杨友智，方胥岩，
申请(专利权)人：四川谦宜复合材料有限公司四川帕沃可矿物纤维制品集团有限公司四川合联玄武岩纤维科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：