[發明專利]一種玄武巖鱗片纖維的表面處理方法

在審

• 申請號: 201910973384.8
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110550870A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 蘇桂明;劉曉東;姜海健;崔向紅
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院高技術研究院
• 主分類號: C03C25/40
• 分類號: C03C25/40;C03C25/005
• 代理公司: 23210 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王艷萍

一種玄武巖鱗片纖維的表面處理方法，本發明涉及表面處理領域，主要解決現有的玄武巖鱗片纖維在聚合物基體中的分散性差、與聚合物基體的結合力弱的技術問題。采用硅烷偶聯劑對其表面進行處理，采用大功率超聲和高速剪切相結合的處理工藝，使其表面附著大量的有機官能團，可與聚合物基體材料進行化學鍵合，同時可以根據不同的聚合物體系和應用要求，在鱗片纖維表面接枝不同的活性官能團，不使用特殊裝置，無需高溫高壓條件，工藝簡單。改性后提高了界面相容性，改善了纖維團聚現象，本發明適用于聚合物基功能復合材料的制備領域。

技術領域

本發明涉及一種玄武巖鱗片纖維的表面處理工藝。

背景技術

玄武巖纖維是一類由玄武巖石經高溫熔融紡絲制得的一類天然纖維。玄武巖是火山熔巖的主要組成部分，在地球上的儲量十分豐富。玄武巖纖維主要由SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O、K₂O、CaO、MgO、TiO₂等組成，其中SiO₂和Al₂O₃占70％以上。玄武巖纖維綜合性能優異，以玄武巖纖維為增強體可制成各種性能優異的復合材料，可在較大程度上替代玻璃纖維、碳纖維，廣泛應用于航空航天、石油化工、建筑、車船制造、消防、環保等軍工和民用領域。

玄武巖鱗片是一種新型玄武巖纖維，玄武巖鱗片呈現透明或深綠色片狀結構，厚度一般在3μm左右，尺寸一般在25μm～3mm左右。由于玄武巖鱗片中鐵氧化物、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鈣含量高，不僅能產生屏蔽效應，而且在耐酸堿和耐腐蝕性能方面也有獨特的優勢。現有的利用玄武巖鱗片制備復合材料時，是將玄武巖鱗片直接加入到聚合物基體混合，由于玄武巖鱗片的鱗片結構，使其在聚合物基體中的分散性差，與聚合物基體的結合力弱，使得復合材料的綜合性能難以大幅度提高。

發明內容

本發明是要解決現有的玄武巖鱗片在聚合物基體中的分散性差、與聚合物基體的結合力弱的技術問題，而提供一種玄武巖鱗片纖維的表面處理方法。

本發明的一種玄武巖鱗片纖維的表面處理方法，按以下步驟進行：

一、按硅烷偶聯劑的質量百分濃度為1％～5％，將硅烷偶聯劑加入到醇中，得到硅烷偶聯劑醇溶液；

二、將玄武巖鱗片纖維加入到偶聯劑醇溶液中，得到混合液；將混合液放在容器中，用高速剪切攪拌機在1000～3000rpm的轉速條件下高速剪切攪拌20～60min；然后再放入功率為300w～700w的超聲波清洗機中超聲分散20～60min；

三、將經步驟二處理后的玄武巖鱗片纖維過濾出來，用醇清洗，烘干溶劑，在室溫下放置20～24h，完成玄武巖鱗片纖維的表面處理。

本發明的方法首先將玄武巖鱗片纖維在硅烷偶聯劑醇溶液中高速剪切分散與超聲振蕩分散處理方法，增加鱗片纖維和硅烷偶聯劑的接觸，提供充分反應機會，超聲處理也會對玄武巖鱗片纖維表面進行刻蝕，增大纖維粗糙度和表面積，促進硅烷偶聯劑更多的以氫鍵的方式附著于鱗片的表面和邊緣。接著，在室溫下放置足夠長的時間，使其與空氣中的水分接觸，硅烷偶聯劑水解為硅醇，為其能夠與鱗片纖維的無機物組分形成穩定的Si-O-鍵連接打下良好基礎。本發明通過玄武巖鱗片纖維表面和邊緣大量的有機官能團修飾，改善其界面相容性，使其可與聚合物基體材料進行化學鍵合，相對于樹脂中直接添加偶聯劑，預處理能對鱗片起到有效均勻改性作用，在樹脂中有更好的浸潤作用，與樹脂界面形成的化學鍵，大大改善了纖維團聚現象，從而聚合物的性能得到提高，適用于聚合物基功能復合材料的制備。

本發明可以根據不同的聚合物體系和應用要求，在鱗片纖維表面接枝不同的活性官能團，不使用特殊裝置，無需高溫高壓條件，工藝簡單，具有良好的可操作性。適用于聚合物基功能復合材料的制備領域。

附圖說明