[發(fā)明專(zhuān)利]一種等離子接枝處理復(fù)合纖維材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711460688.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107893330A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐道際;張建波;張成文;鄧書(shū)醒;肖杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽宏實(shí)光機(jī)電高科有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): D06M14/20
• 分類(lèi)號(hào): D06M14/20;D06M13/513;D06M23/00
• 代理公司: 安徽深藍(lán)律師事務(wù)所34133
• 代理人: 汪鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性玄武巖纖維的制備方法，具體涉及一種等離子接枝處理復(fù)合纖維材料的制備方法的制備方法。

背景技術(shù)

玄武巖是以天然的火山巖為原料，通過(guò)高溫熔融拉絲而成的連續(xù)纖維，它具有原料來(lái)源廣泛便宜、生產(chǎn)中無(wú)“三廢”產(chǎn)生，綜合性能好、性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，可替代昂貴與匱乏材料，也可替代玻璃纖維和石棉等材料，不產(chǎn)生石棉相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題。一般玄武巖熔化溫度在1500℃以下，它們?cè)谌刍瘯r(shí)發(fā)生Fe²⁺、Fe³⁺的氧化過(guò)程，使熔體的粘度降低，加速了熔化，在1300-1450℃溫度范圍內(nèi)可拉絲制纖。

但是玄武巖纖維直徑粗、脆性大且扎手，纖維(束)表面光滑、吸附性差、難于分散，用其作為摩擦材料增強(qiáng)纖維制成的摩擦材料制品時(shí)，其摩擦磨損性能波動(dòng)甚大。

為了使纖維與樹(shù)脂具有更好的粘結(jié)界面，通常需要對(duì)纖維表面進(jìn)行處理。常用的是偶聯(lián)劑處理纖維，使其表面吸附一定量的偶聯(lián)劑，因而纖維表面的活性官能團(tuán)增多，從而達(dá)到改善纖維與樹(shù)脂之間結(jié)合狀況的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種等離子接枝處理復(fù)合纖維材料的制備方法，使用本發(fā)明方法制備的復(fù)合纖維與樹(shù)脂之間結(jié)合狀況更好。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種等離子接枝處理復(fù)合纖維材料的制備方法，包括以下具體步驟：

（1）配制偶聯(lián)劑溶液：

以無(wú)水乙醇和蒸餾水混合溶液作為溶劑，加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-10%的混合溶液，用玻璃棒攪拌均勻，水解3-8分鐘，備用；

（2）把40-70份玄武巖纖維與20-30份經(jīng)解束處理的海泡石纖維混合均勻，進(jìn)行粉碎至長(zhǎng)度在2-3mm，清洗干燥后，裝入氧化鋯甘堝中，放入高溫電阻爐內(nèi)，當(dāng)爐溫達(dá)到1450-1500℃時(shí)全部熔化；

（3）再將上述熔化后的混合熔體降溫至1300-1400℃，熔體通過(guò)熔爐流口進(jìn)入四輥離心機(jī)，控制離心速度在9000-12000r/min，進(jìn)行離心吹甩形成纖維，同時(shí)將16-28份偶聯(lián)劑溶液加入霧化容器中，采用氣體壓力霧化法噴射到纖維表面；

（4）等離子體處理：

將上述纖維放入等離子裝置中，在150-200W的放電功率條件下，處理3-8分鐘；

（5）將經(jīng)等離子體處理后的復(fù)合纖維立即放入0.1-0.5mol/L的馬來(lái)酸酐溶液中，加入3-7份過(guò)氧化苯甲酰作為引發(fā)劑，浸泡2-4小時(shí)后取出，置于90-100℃的干燥箱中烘干，即得成品。

其中，步驟（1）中所述的無(wú)水乙醇和蒸餾水混合溶液中無(wú)水乙醇與蒸餾水的體積比為1:4-7。

其中，所述的經(jīng)解束處理的海泡石纖維是指將清洗干燥后的海泡石經(jīng)稀釋后的鹽酸溶液洗滌、高速分散后，水洗抽濾，之后采用超音速氣流粉碎設(shè)備中對(duì)濾餅進(jìn)行粉碎，得到解束處理后的海泡石纖維。

其中，所述的高溫電阻爐在加熱過(guò)程中的升溫速率為150-250℃/h。

其中，所述的霧化氣流氣壓為0.6-0.8MPa，噴吹風(fēng)壓為6-10MPa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明中將解束處理后的海泡石纖維與玄武巖混合，通過(guò)高溫熔融離心拉絲形成復(fù)合纖維，因?yàn)楹Ｅ菔托鋷r都屬于硅酸鹽聚合物，都有四面體SiO₂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和相近的化學(xué)組成，在高溫熔化時(shí)，海泡石分子將失去結(jié)晶水，使其晶體發(fā)生初始折疊，體積縮小，從而提高了材料的氣孔率，并與玄武巖以化學(xué)鍵相結(jié)合，這樣海泡石晶體與玄武巖化合物結(jié)合形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，制備的復(fù)合纖維材料具有較高比表面積和孔隙率，可以很好地吸附粘接劑，表現(xiàn)出良好的浸潤(rùn)性。

（2）本發(fā)明中在拉絲過(guò)程中通過(guò)霧化法對(duì)復(fù)合纖維進(jìn)行改性處理，使纖維表面吸附一定量的偶聯(lián)劑，因而使纖維表面的活性基團(tuán)增多，從而達(dá)到改善纖維與樹(shù)脂之間的結(jié)合狀況，之后經(jīng)等離子體處理，一方面可以在纖維表面產(chǎn)生輕微刻蝕，擴(kuò)大纖維的有效接觸面積，改善纖維的浸潤(rùn)狀況，一方面等離子處理可以激發(fā)纖維表面偶聯(lián)劑官能團(tuán)活性接枝馬來(lái)酸酐，馬來(lái)酸酐的O=C-O鍵即被嫁接到纖維表面，引入COOR官能團(tuán)，提高纖維表面的粗糙度，使纖維與樹(shù)脂具有更高的粘結(jié)界面。

具體實(shí)施方式

一種等離子接枝處理復(fù)合纖維材料的制備方法，包括以下具體步驟：

（1）配制偶聯(lián)劑溶液：