[发明专利]一种玄武岩鳞片纤维的表面处理方法

说明书

一种玄武岩鳞片纤维的表面处理方法，本发明涉及表面处理领域，主要解决现有的玄武岩鳞片纤维在聚合物基体中的分散性差、与聚合物基体的结合力弱的技术问题。采用硅烷偶联剂对其表面进行处理，采用大功率超声和高速剪切相结合的处理工艺，使其表面附着大量的有机官能团，可与聚合物基体材料进行化学键合，同时可以根据不同的聚合物体系和应用要求，在鳞片纤维表面接枝不同的活性官能团，不使用特殊装置，无需高温高压条件，工艺简单。改性后提高了界面相容性，改善了纤维团聚现象，本发明适用于聚合物基功能复合材料的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种玄武岩鳞片纤维的表面处理工艺。

背景技术

玄武岩纤维是一类由玄武岩石经高温熔融纺丝制得的一类天然纤维。玄武岩是火山熔岩的主要组成部分，在地球上的储量十分丰富。玄武岩纤维主要由SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O、K₂O、CaO、MgO、TiO₂等组成，其中SiO₂和Al₂O₃占70％以上。玄武岩纤维综合性能优异，以玄武岩纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可在较大程度上替代玻璃纤维、碳纤维，广泛应用于航空航天、石油化工、建筑、车船制造、消防、环保等军工和民用领域。

玄武岩鳞片是一种新型玄武岩纤维，玄武岩鳞片呈现透明或深绿色片状结构，厚度一般在3μm左右，尺寸一般在25μm～3mm左右。由于玄武岩鳞片中铁氧化物、二氧化钛、氧化铝、氧化钙含量高，不仅能产生屏蔽效应，而且在耐酸碱和耐腐蚀性能方面也有独特的优势。现有的利用玄武岩鳞片制备复合材料时，是将玄武岩鳞片直接加入到聚合物基体混合，由于玄武岩鳞片的鳞片结构，使其在聚合物基体中的分散性差，与聚合物基体的结合力弱，使得复合材料的综合性能难以大幅度提高。

发明内容

本发明是要解决现有的玄武岩鳞片在聚合物基体中的分散性差、与聚合物基体的结合力弱的技术问题，而提供一种玄武岩鳞片纤维的表面处理方法。

本发明的一种玄武岩鳞片纤维的表面处理方法，按以下步骤进行：

一、按硅烷偶联剂的质量百分浓度为1％～5％，将硅烷偶联剂加入到醇中，得到硅烷偶联剂醇溶液；

二、将玄武岩鳞片纤维加入到偶联剂醇溶液中，得到混合液；将混合液放在容器中，用高速剪切搅拌机在1000～3000rpm的转速条件下高速剪切搅拌20～60min；然后再放入功率为300w～700w的超声波清洗机中超声分散20～60min；

三、将经步骤二处理后的玄武岩鳞片纤维过滤出来，用醇清洗，烘干溶剂，在室温下放置20～24h，完成玄武岩鳞片纤维的表面处理。

本发明的方法首先将玄武岩鳞片纤维在硅烷偶联剂醇溶液中高速剪切分散与超声振荡分散处理方法，增加鳞片纤维和硅烷偶联剂的接触，提供充分反应机会，超声处理也会对玄武岩鳞片纤维表面进行刻蚀，增大纤维粗糙度和表面积，促进硅烷偶联剂更多的以氢键的方式附着于鳞片的表面和边缘。接着，在室温下放置足够长的时间，使其与空气中的水分接触，硅烷偶联剂水解为硅醇，为其能够与鳞片纤维的无机物组分形成稳定的Si-O-键连接打下良好基础。本发明通过玄武岩鳞片纤维表面和边缘大量的有机官能团修饰，改善其界面相容性，使其可与聚合物基体材料进行化学键合，相对于树脂中直接添加偶联剂，预处理能对鳞片起到有效均匀改性作用，在树脂中有更好的浸润作用，与树脂界面形成的化学键，大大改善了纤维团聚现象，从而聚合物的性能得到提高，适用于聚合物基功能复合材料的制备。

本发明可以根据不同的聚合物体系和应用要求，在鳞片纤维表面接枝不同的活性官能团，不使用特殊装置，无需高温高压条件，工艺简单，具有良好的可操作性。适用于聚合物基功能复合材料的制备领域。

附图说明