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连续玄武岩纤维如何进行改性?
来源:中国粉体技术网    更新时间:2021-04-01 16:03:39    浏览次数:
 
  连续玄武岩纤维,是在1450℃~1500℃条件下,由熔融后的天然的玄武岩高速拉制而成,具有良好的力学性能、热学性能,同时因价格便宜、环保无污染而被广泛应用。
  
  但玄武岩纤维密度大、较碎,化学成分主要为无机官能团,导致纤维表面呈现化学惰性,又因连续玄武岩纤维表面十分光滑,与树脂等基体的粘结性差,上浆困难,服用性差,限制了连续玄武岩纤维的直接使用。因此,需对其进行改性,增加表面活性基团,增大与其他基体的粘附力,拓宽使用范围,发挥连续玄武岩纤维的优势。
  
  1、等离子改性
  
  纤维的等离子体改性技术是用途比较广泛、研究相对成熟的技术,能通过等离子体作用于纤维表面,进而产生刻蚀,形成凹坑等,使得纤维表面变粗糙,改善纤维表面的光洁性、毛细效果,同时可通过控制处理条件,基本不对纤维强力造成损伤。玄武岩连续纤维的等离子体改性因此受到关注。
  
  孙爱贵在放电压强20Pa条件下,使用不同放电功率的低温冷等离子体处理玄武岩连续纤维表面,发现随着放电功率增大,表面形态刻蚀程度增加,小凸起增多,摩擦因数增大,纤维断裂强度下降,吸湿性改善,浸润性提高。
  
  2、偶联剂改性
  
  连续玄武岩纤维的第二类较好的改性方式为偶联剂改性,通过玄武岩纤维表面的化学基团与偶联剂的一端发生反应,而另一端与高分子聚合物发生物理缠绕或是化学反应,可加强树脂基体与玄武岩连续纤维间的粘附力。偶联剂主要有KH550、KH560及与其他化学物质的复配体系。
  
  靳雯雯使用不同浓度的KH550偶联剂对玄武岩机织物表面进行改性,改性后有颗粒附着在纤维表面,且浓度越高,颗粒越多,纤维表面膜越厚,纤维体积分数略有增加,表明织物纤维表面与偶联剂发生反应,生成极性氢键,纤维间相互黏连,抱合力增强,纤维与树脂间更加紧密,界面兼容性提高,同时,改性后的复合材料隔声性能提高。
  
  3、涂层表面改性
  
  连续玄武岩纤维的涂层改性主要是使用改性剂对纤维表面进行涂层或涂覆整理,改善纤维表面的光滑度、化学惰性等,包括使用上浆工艺的涂层改性。
  
  徐吉成等人使用十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵和吐温-80三种表面活性剂,分别对连续玄武岩纤维表面进行物理涂层改性。改性后的玄武岩纤维接触角降低,亲水性改善,易在水中分散,挂膜率提高,微生物附着量增加,附着强度增大。其中十六烷基三甲基氯化铵改性效果最好,改性后纤维挂膜率最高。
  
  4、酸碱刻蚀法改性
  
  酸碱刻蚀法是指使用酸或碱处理连续玄武岩纤维,纤维本体结构中的网络改变体(或形成体)溶出,纤维表层被刻蚀,形成凹槽、凸起等,同时引入羟基等基团,从而改变纤维表面的粗糙度、光洁度等。
  
  解玉洁等人对连续玄武岩纤维使用酸碱刻蚀法进行改性处理,改性后的纤维表面出现凹坑或片状突起物,表面粗糙度增加,碱处理粗糙度更大,纤维比表面积增大,对生物载体无毒性,微生物固定量增加,生物亲和力提高,对微生物载体处理污水和废水有较高效能。
  
  5、浸润剂改性
  
  浸润剂改性即在生产连续玄武岩纤维的拉丝浸润过程,改善浸润剂,使得玄武岩纤维在浸润拉丝过程即得到改性,生产出改性后的连续玄武岩纤维。
  
  6、其他改性方法
  
  Zahra Talebi等人对连续玄武岩纤维使用溶胶-凝胶法和常压干燥法改性,发现粗糙度提高2倍、密度降低42%、吸声系数提高25%。
  
  龚光耀分别使用硅藻土和硅炭黑,并配合硅烷偶联剂处理玄武岩纤维,改性后,连续玄武岩纤维表面粗糙度增大,浸润性提高,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提高,有利于改善于树脂的相容性、结合性。
  
  资料来源:《霍倩,刘姝瑞,谭艳君,等.连续玄武岩纤维改性方法的研究进展[J].纺织科学与工程学报,2021,38(01):73-78.》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
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