一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法，本發(fā)明專利技術(shù)玄武巖纖維是經(jīng)過特殊浸潤劑在生產(chǎn)過程中的處理而得到的，所述浸潤劑包括以下重量份組分：40?60份的成膜劑、5?15份的偶聯(lián)劑、1?5份潤滑劑、10?20份的改性劑、30?50份的水；所述改性劑包括質(zhì)量比為2?4︰1?3︰3?6的可溶性磷酸鹽、強堿、可溶性硅酸鹽；該玄武巖纖維由于表面粗糙度大并接枝有大量活性基團，玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機械鉚合能力強，該玄武巖纖維與水泥基材料的相容性好，能在水泥基材料中大量添加和應(yīng)用。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及玄武巖纖維領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法。
技術(shù)介紹
玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。水泥基材料是一種同時具有彈－粘－塑性的復(fù)合材料，它具有脆性大、韌性差等先天性缺陷，而在水泥基材料中加入纖維材料可以大幅度提高水泥基材料的抗壓、抗折、抗彎、抗剪、抗沖擊強度和韌性，并相應(yīng)地使水泥基材料的抗裂、抗?jié)B等性能得到很大程度的提高；因而，可以預(yù)見，將無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定的玄武巖纖維用于水泥基材料的增強必將是今后提高水泥基材料性能的新趨勢。但由于現(xiàn)有玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點少，造成玄武巖纖維在復(fù)合材料中難以與基體材料化學(xué)鍵合和機械鉚合形成統(tǒng)一的、穩(wěn)定的整體，即玄武巖纖維在基體中是獨立存在，對基體材料的增強作用也相對減弱，增強效果不甚理想。因此，對玄武巖纖維表面進行改性以提高玄武巖纖維對水泥基材料的增強作用效果是可行的，有利于促進玄武巖纖維在水泥基材料增強領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有玄武巖纖維與水泥基材料相容性差的缺陷，提供一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維及其制備方法；本專利技術(shù)玄武巖纖維是經(jīng)過特殊浸潤劑在生產(chǎn)過程中的處理而得到的，該玄武巖纖維由于表面粗糙度大并接枝有大量活性基團，玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機械鉚合能力強，該玄武巖纖維與水泥基材料的相容性好，能在水泥基材料中大量添加和應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供了一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，包括以下步驟：（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到玄武巖礦石粉體；（2）將步驟1得到粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲用浸潤劑進行浸潤改性處理；（5）將步驟4得到的經(jīng)過浸潤改性處理的原絲進行退解、并捻，得到水泥基材料增強專用玄武巖纖維。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，步驟4中所述浸潤劑包括以下重量份組分：40-60份的成膜劑、5-15份的偶聯(lián)劑、1-5份潤滑劑、10-20份的改性劑、30-50份的水；所述浸潤劑能快速對玄武巖纖維表面腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝多種活性基團，從而提高玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機械鉚合能力，提高玄武巖纖維與水泥基材料的相容性；所述的機械鉚合是指基體材料通過收縮應(yīng)力包緊粗糙表面的纖維而產(chǎn)生的摩擦結(jié)合。上述浸潤劑，其中所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比2-4︰1-3︰3-6混合而成的混合物；優(yōu)選的，所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比3︰2︰5混合而成的混合物。上述浸潤劑，其中所述的可溶性磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨中的一種或多種；其中所述的強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或多種；其中所述的可溶性硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或兩種；其中所述的成膜劑為丙烯酸酯共聚乳液、聚乙烯醇中的一種或兩種；其中所述的偶聯(lián)劑為硅烷系偶聯(lián)劑；其中所述的潤滑劑為硬脂酸甲酯。一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維材料的制備方法，本專利技術(shù)方法將生產(chǎn)過程中得到的中間產(chǎn)物玄武巖纖維原絲用特殊組份的浸潤劑進行處理，使纖維表面粗糙度增加并接枝大量活性基團，有助于水泥基材料在玄武巖纖維表面進行化學(xué)鍵合和機械鉚合，從而直接得到與水泥基材料相容性很好的玄武巖纖維；該玄武巖纖維能在水泥基材料中大量添加和應(yīng)用。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其中步驟1中所述的玄武巖礦石粉體粒徑為0.1-2mm，粒徑越小，加熱熔融時速度越快，耗能越低，但粉碎成本增加優(yōu)選的，所述玄武巖礦石粉體粒徑為0.5-1mm。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其中步驟2中所述的熔融溫度為1100-1500℃，溫度過低，熔融速度慢，耗時長，耗能高，溫度過高，對設(shè)備要求高，設(shè)備成本增加；優(yōu)選的，所述熔融溫度為1250-1350℃。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其中步驟3中所述的拉絲的速度為1500-3000m/min，拉絲速度過快，拉伸張力過大，會造成纖維斷裂；拉絲速度過慢，得到的玄武巖纖維直徑較大，不利于玄武巖纖維的應(yīng)用。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其中步驟3中所述的玄武巖纖維原絲直徑控制在1-20μm，原絲直徑過大，冷卻慢，造成纖維內(nèi)外應(yīng)力分布不僅，纖維缺陷大，不利于實際應(yīng)用，原絲直徑過小，拉絲工藝操作困難，容易斷裂；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維原絲直徑控制在5-10μm。上述一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其中步驟4中所述的浸潤劑溫度控制在50-80℃，溫度越高，反應(yīng)速度越快，處理效果越好，但溫度過高，表面處理程度控制困難，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；優(yōu)選的，所述的表面處理溫度控制在60-70℃。為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，進一步的，本專利技術(shù)提供了一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維，所述水泥基材料增強專用玄武巖纖維是通過上述制備方法制備得到的；通過上述制備方法制備的得到的水泥基材料增強專用玄武巖纖維，表面粗糙度大并接枝有大量活性基團，玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機械鉚合能力強，與水泥基材料的相容性好，能在水泥基材料中大量添加和應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：1、本專利技術(shù)水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，利用浸潤劑對玄武巖纖維原絲進行快速改性處理，使纖維表面粗糙度增加并接枝大量活性基團，有助于水泥基材料在玄武巖纖維表面進行化學(xué)鍵合和機械鉚合，提高了玄武巖纖維與水泥基材料的相容性。2、本專利技術(shù)水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，直接采用浸潤劑對纖維原絲進行改性處理，將纖維的生產(chǎn)和改性合二為一，簡化了生產(chǎn)步驟，節(jié)約了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期。3、本專利技術(shù)水泥基材料增強專用玄武巖纖維，表面粗糙度大并接枝有大量活性基團，玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機械鉚合能力強，與水泥基材料的相容性好，能在水泥基材料中大量添加和應(yīng)用。具體實施方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本專利技術(shù)上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
技術(shù)實現(xiàn)思路
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本專利技術(shù)的范圍。實施例1（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到粒徑為0.5mm的玄武巖礦石粉體；（2）將步驟1得到粉體加熱，在1250℃溫度下進行熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液在2000m/min的速度下進行拉絲，得到直徑為5μm的玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲在溫度為60℃的浸潤劑中進行浸潤處理；浸潤劑組成本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到玄武巖礦石粉體；（2）將步驟1得到粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲用浸潤劑進行浸潤改性處理；（5）將步驟4得到的經(jīng)過浸潤改性處理的原絲進行退解、并捻，得到水泥基材料增強專用玄武巖纖維；所述浸潤劑包括以下重量份組分：40?60份的成膜劑、5?15份的偶聯(lián)劑、1?5份潤滑劑、10?20份的改性劑、30?50份的水；所述改性劑包括質(zhì)量比為2?4︰1?3︰3?6的可溶性磷酸鹽、強堿、可溶性硅酸鹽。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種水泥基材料增強專用玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到玄武巖礦石粉體；（2）將步驟1得到粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲用浸潤劑進行浸潤改性處理；（5）將步驟4得到的經(jīng)過浸潤改性處理的原絲進行退解、并捻，得到水泥基材料增強專用玄武巖纖維；所述浸潤劑包括以下重量份組分：40-60份的成膜劑、5-15份的偶聯(lián)劑、1-5份潤滑劑、10-20份的改性劑、30-50份的水；所述改性劑包括質(zhì)量比為2-4︰1-3︰3-6的可溶性磷酸鹽、強堿、可溶性硅酸鹽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1中所述的玄武巖礦石粉體粒徑為0.1-2mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：不公告發(fā)明人，
申請(專利權(quán))人：四川力久云智知識產(chǎn)權(quán)運營有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51