[發(fā)明專利]一種二氧化錳修飾的玻璃纖維的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510245502.5
• 申請(qǐng)日: 2015-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN104876455B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗娜;張彥;葛慎光;于京華;顏梅;劉海云;黃加棟;王衍虎;孫國(guó)強(qiáng);李麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C25/42
• 分類號(hào): C03C25/42;C03C25/66
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化錳修飾的玻璃纖維的制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

玻璃纖維（glass fiber）是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，種類繁多。相對(duì)于有機(jī)纖維來(lái)說(shuō)，玻璃纖維具有不燃，抗腐，隔熱、隔音性好，抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，是非常好的金屬材料替代品，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，玻璃纖維成為建筑、交通、電子、電氣、化工、冶金、環(huán)境保護(hù)、國(guó)防等行業(yè)必不可少的原材料。由于在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，因此，玻璃纖維日益受到人們的重視。

玻璃纖維是復(fù)合材料增強(qiáng)基材中用量最大、應(yīng)用最廣的無(wú)機(jī)非金屬材料。近年來(lái)不同牌號(hào)的高性能玻璃纖維不斷推出，促進(jìn)了復(fù)合材料在新能源、交通、建筑、化工等領(lǐng)域推廣應(yīng)用，有利于中國(guó)玻璃纖維由做大向做強(qiáng)發(fā)展。

其中在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用主要是纖維增強(qiáng)混凝土，纖維作為水泥基復(fù)合材料的主要增韌材料，可以依靠其與基體的界面粘結(jié)承擔(dān)荷載，延緩基體中裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展，從而使水泥混凝土的韌性得到提高。玻璃纖維作為最主要的增韌材料之一，具有彈性模量與強(qiáng)度高，和混凝土界面粘結(jié)性能良好，在水泥混凝土中易于分散等優(yōu)良特性；玻璃纖維摻入混凝土中，在混凝土的內(nèi)部能夠形成一種均勻的三維亂向分布支撐體系，有效防止微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，具有良好的增強(qiáng)增韌效果。然而由于玻璃纖維表面比較光滑，存在著纖維拔出的現(xiàn)象，如圖1所示，在一定程度上制約了玻璃纖維在混凝土中的增強(qiáng)增韌效果。對(duì)于解決玻璃纖維在水泥混凝土或其他復(fù)合材料中的拔出問(wèn)題，提高玻璃纖維表面的粗超度是解決玻璃纖維混凝土/玻璃纖維復(fù)合材料發(fā)展面臨的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種二氧化錳修飾的玻璃纖維的制備方法，該方法可以大幅提高玻璃纖維的表面粗超度，增加玻璃纖維的比表面積。

一種二氧化錳修飾的玻璃纖維的制備方法，主要包括溶解-靜置復(fù)合-洗滌-干燥工序，具體制備方案如下：

（1）制備高錳酸鉀溶液

稱取0.5~0.75g高錳酸鉀（KMnO₄）分散于250mL超純水中，使得KMnO₄完全溶解；

（2）靜置復(fù)合

稱取0.5~3g玻璃纖維置于上述完全溶解的KMnO₄溶液中；量取 5-7.5mL油酸加入上述溶液中，形成穩(wěn)定的乳液，室溫下靜置反應(yīng)6~24h，溶液呈黑褐色；

（3）洗滌-干燥

反應(yīng)完畢后倒掉上層不含玻璃纖維的溶液部分，分別用乙醇和高純水對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，去除未負(fù)載于玻璃纖維表面的二氧化錳顆粒；將洗滌后的產(chǎn)物置于50~80℃的干燥設(shè)備中烘干，得到二氧化錳修飾的玻璃纖維，示意圖如圖2所示。

本發(fā)明中步驟(1)中所述KMnO₄分散于高純水中的方法為磁性攪拌30min或者超聲處理30min。

本發(fā)明中步驟(2)中所述玻璃纖維為長(zhǎng)纖維、短纖維或者編織纖維中的任一種或其多種組合。

本發(fā)明中步驟(3)中所述干燥設(shè)備為烘箱、電阻箱或馬弗爐。

本發(fā)明的有益效果

（1）制備的二氧化錳修飾的玻璃纖維呈仙人棒狀，表面凹凸不平，極大地增加了玻璃纖維的表面粗糙度。

（2）靜置反應(yīng)過(guò)程于室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，降低了對(duì)能源消耗的需求，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

（3）制備過(guò)程中不需要高壓反應(yīng)條件，對(duì)反應(yīng)容器要求低，符合大批量高粗超度的玻璃纖維的生產(chǎn)要求，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為未處理的玻璃纖維摻雜于混凝土后纖維拔出示意圖。

圖2為制備的二氧化錳修飾的玻璃纖維示意圖。

圖3為制備的二氧化錳修飾的玻璃纖維掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施。

實(shí)施例1

一種二氧化錳修飾的玻璃纖維的制備方法，主要包括溶解-靜置復(fù)合-洗滌-干燥工序，具體制備方案如下：

（1）制備高錳酸鉀溶液

稱取0.5~0.75g高錳酸鉀（KMnO₄）溶解于250mL超純水中，磁性攪拌30分鐘，使得KMnO₄完全溶解；

（2）靜置復(fù)合