【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机纤维的改性，具体涉及一种废弃岩棉改性制备纳米材料的方法以及应用。
技术介绍
0、技术背景
1、玄武岩岩棉是一种由天然玄武岩制成的纤维材料，经过熔融和高速离心处理后形成棉絮状纤维。它通过添加酚醛树脂等粘结剂制成岩棉板，具有出色的化学稳定性、保温性能和防水性能。岩棉板因卓越的性能被广泛应用于保温材料领域。然而，岩棉板一经使用后就会被废弃处理，这导致了能源的浪费和环境污染。将废弃岩棉处理及改性后可作为环氧胶粘剂的增强相，提高胶粘剂粘接性能及机械性能，实现固废岩棉“变废为宝”。
2、已有研究表明，纤维尺寸、微观形貌对树脂复合材料性能影响显著。纤维、颗粒在尺寸减小到纳米、微米尺度后，本身具有较大的比表面积和高的表面能，存在特殊的表面效应，纳米纤维复合到环氧树脂中在纤维和树脂间形成新的界面，在受到应力作用时树脂中应力会由界面传递到纤维；提升复合材料整体的强度、模量等性能。将纳米纤维进行表面改性后，纳米纤维在树脂复合材料中具有良好的界面相容性，纳米纤维和树脂基体存在强界面相互作用，形成纤维与基体间良好的界面结合，在基体产生微裂纹时纳米纤维颗粒会起到裂纹钉扎、裂纹偏转以及纤维拔出等效应吸收更多能量，改善树脂复合材料体系的机械性能。
3、基于上述分析，一种更能够充分利用岩棉废弃物，同时改善树脂复合材料的机械性能的废弃岩棉改性制备纳米材料的方法是目前行业内急需的。
技术实现思路
1、鉴于上述不足，本专利技术的目的是提供一种岩棉改性固化剂及其制备方法
2、本专利技术是通过如下技术手段实现的：
3、本专利技术公开了一种废弃岩棉改性制备纳米材料的方法，包括：
4、1)表面改性剂处理：将岩棉纤维加入丙酮溶液中超声处理，然后用去离子水清洗，并于真空环境下干燥，得改性岩棉纤维备用；
5、2)球磨处理：使用球磨机对改性岩棉纤维球磨处理，得到岩棉微纤维或岩棉微粒；
6、3)向岩棉微纤维或岩棉微粒中加入硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水，在水浴条件下反应后，过滤，得到半成品；
7、4)半成品经去离子水清洗，随后真空干燥、研磨，即得纳米材料。
8、进一步地，步骤1)所述岩棉纤维使用前还包括：
9、将岩棉纤维通过80目筛子滤除废粒，得到的岩棉纤维用清水洗涤干燥，得预处理岩棉纤维备用。
10、进一步地，步骤1)所述超声处理时间为30-60min。
11、进一步地，步骤2)所述球磨机为行星球磨机；所述球磨处理转速200-600转，球磨时间2-12h。
12、进一步地，所述球磨处理转速为200转时，球磨时间为6h，得到岩棉微纤维；所述球磨转速为400转时，球磨时间为6h时，得到岩棉微粒。
13、进一步地，步骤2)所述岩棉微粒的粒径为5-40um。
14、进一步地，步骤3)所述无水乙醇和去离子水的体积比9：1；
15、所述硅烷偶联剂的添加量为无水乙醇与去离子水总质量的1-6％；
16、所述岩棉微纤维或岩棉微粒的添加量为无水乙醇与去离子水总质量的3-5％。
17、进一步地，步骤3)所述水浴温度为40-70℃，水浴反应时间为6-10h。
18、进一步地，步骤3)所述硅烷偶联剂选自：3-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)中任意一种。
19、进一步地，步骤4)所述真空干燥温度为50-100℃，干燥时间为8-12h。
20、本专利技术还公开了一种根据上述任一制备方法制得的纳米材料。
21、进一步地，所述纳米材料包括改性岩棉微粒、改性岩棉微纤维。
22、本专利技术还公开了一种根据上述纳米材料在环氧胶粘剂复合材料制备中的应用。
23、进一步地，该环氧胶粘剂复合材料由如下方法制得：
24、按重量份配比计，取环氧树脂100份，胺类固化剂40份，纳米材料2-10份；
25、将纳米材料添加到环氧树脂中机械搅拌30min，真空环境放置2h脱去气泡，得到第一物质；
26、将胺类固化剂加入第一物质中，即得环氧胶粘剂复合材料。
27、进一步地，所述纳米材料为2-6份。
28、本专利技术的有益效果在于：
29、本专利技术是将固废岩棉加工得到不同微观形貌，即岩棉研磨处理得到岩棉微纤维和岩棉微粒，以及对岩棉微纤维和岩棉微粒改性处理；后将改性后的纳米材料均匀分散在环氧胶粘剂使得基体中应力集中区最小化，改善基体内应力分布均匀性，极大提高胶粘剂的力学性能；因而固废岩棉加工成不同形态及改性用于增强胶粘剂力学性能拓宽了固废岩棉再利用的应用场景。该纳米材料的制备及改性方法简单易操作，易于工业化生产。纳米材料作为环氧胶粘剂增强相显著提高胶粘剂粘接强度，其粘接强度相比于胶粘剂提高20％以上。
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1.一种废弃岩棉改性制备纳米材料的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
8.一种根据权利要求1～7所述任一方法制得的纳米材料。
9.一种根据权利要求8所述纳米材料在环氧胶粘剂复合材料制备中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，包括：
【技术特征摘要】
1.一种废弃岩棉改性制备纳米材料的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳凯，柴文磊，周文言，张若禹，李励宸，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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