[发明专利]一种氧化亚铜修饰的玻璃纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化亚铜修饰的玻璃纤维的制备方法，属于无机纳米功能材料的制备技术领域。

背景技术

玻璃纤维（glass fiber）是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的一种性能优异的无机非金属材料。玻璃纤维具有良好的尺寸稳定性、低的导热系数、高的电绝缘性，好的化学稳定性等优点，通常用作复合材料中的增强材料，是非常好的金属材料替代品。随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。由于在多个领域得到广泛应用，玻璃纤维日益受到人们的重视。

基础设施是社会发展的基石，在各个国家都具有战略地位。水泥混凝土作为基础设施的主要载体，具有量大面广、资源环境影响力显著等特点。我国水泥混凝土产量和用量超过世界总量的60%以上。水泥混凝土在生产和使用过程中消耗大量资源和能源，鉴于我国巨大的发展需求和有限的资源，亟需提高基础设施耐久性。在现阶段我国经济快速发展过程中，对材料和结构耐久性关注较少，由此带来的问题日益凸显，需要从材料和结构两方面显著提高水泥基材料耐久性。另外，对一些环境要求更高的基础设施，特别是下一代高耐久性基础设施，需要更高性能的水泥基材料来满足。

作为改善混凝土变形能力的主要手段，不同种类的纤维已经成功与混凝土复合实现增韧、增强及阻裂效果，主要包括金属纤维、玻璃纤维、碳纤维、有机纤维及植物纤维等。虽然纤维具有较高的本征强度，但在与基体的相互作用中，纤维存在着自身性能劣化及与混凝土粘结强度低等问题，在很大程度上制约着纤维增韧、增强及阻裂作用的有效发挥。由于纤维与混凝土间的粘结力较纤维本身弱，使纤维增强混凝土的破坏以纤维拔出为主而非纤维本身的极限强度断裂，即纤维与混凝土材料间的脱粘仍是纤维增强混凝土的主要破坏形式，限制了纤维增强混凝土宏观力学性能及耐久性的提升扩展空间。因此改善纤维与混凝土的界面融合、增强材料宏观性能与耐久性，是发展纤维混凝土的重要课题。

发明内容

针对现有材料、技术的不足，本发明提供了一种氧化亚铜修饰的玻璃纤维的制备方法，该方法可以大幅提高玻璃纤维的表面粗超度，增加玻璃纤维的比表面积。

一种氧化亚铜修饰的玻璃纤维的制备方法，主要包括溶液混合-振荡反应-洗涤-干燥工序，具体制备方案如下：

（1）制备硫酸铜溶液

称取50~100g五水硫酸铜分散于250mL超纯水中，使得硫酸铜完全溶解；

（2）制备葡萄糖溶液

称取60~120g葡萄糖分散于500mL超纯水中，使得葡萄糖完全溶解；

（3）制备氢氧化钠溶液

称取10~40g氢氧化钠分散于250mL超纯水中，使得氢氧化钠完全溶解；

（4）振荡反应

称取10~50g玻璃纤维置于上述完全溶解的硫酸铜溶液中；在摇床每分钟120-180圈的转速下迅速将上述氢氧化钠溶液加入其中，待反应半小时后，将上述葡萄糖溶液缓慢加入其中；室温下振荡反应0.5~4h，溶液呈蓝绿色；

（5）洗涤-干燥

反应完毕后倒掉上层不含玻璃纤维的溶液部分，分别用乙醇和高纯水对所得产物进行洗涤5-10次，洗至溶液澄清；将洗涤后的产物置于50~80℃的干燥设备中烘干，得到氧化亚铜修饰玻璃纤维，产品扫描电镜表征图如附图1所示。

本发明步骤（1）（2）（3）中所述硫酸铜、葡萄糖、氢氧化钠分散于高纯水中的方法为磁性搅拌30min或者超声处理30min。

本发明步骤(4)中所述玻璃纤维为长切纤维、短切纤维、玻璃纤维纱或玻璃纤维网格布中的任一种或其多种组合。

本发明步骤(5)中所述干燥设备为真空干燥箱、鼓风干燥箱或马弗炉。

本发明的有益效果

（1）制备的氧化亚铜修饰的玻璃纤维呈棒状，表面参差不平，极大地增加了玻璃纤维的表面粗糙度。

（2）振荡反应过程于室温常压下进行，反应条件温和，降低了对能源消耗的需求。

（3）制备过程中避免了采用超声处理等步骤对玻璃纤维结构本体的破坏。

（4）制备方法通用，符合大批量高粗超度玻璃纤维的生产要求，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为制备的氧化亚铜修饰玻璃纤维的扫描电镜表征图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1