本發(fā)明涉及玄武巖纖維浸潤劑領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護(hù)領(lǐng)域等多個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。水泥基材料是一種同時(shí)具有彈－粘－塑性的復(fù)合材料，它具有脆性大、韌性差等先天性缺陷，而在水泥基材料中加入纖維材料可以大幅度提高水泥基材料的抗壓、抗折、抗彎、抗剪、抗沖擊強(qiáng)度和韌性，并相應(yīng)地使水泥基材料的抗裂、抗?jié)B等性能得到很大程度的提高；因而，可以預(yù)見，將無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定的玄武巖纖維用于水泥基材料的增強(qiáng)必將是今后提高水泥基材料性能的新趨勢。但由于現(xiàn)有玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在復(fù)合改性材料中難以與水泥基材料化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合形成統(tǒng)一的、穩(wěn)定的整體，即玄武巖纖維在水泥基材料中是獨(dú)立存在，對水泥基材料的增強(qiáng)作用也相對減弱，增強(qiáng)效果不甚理想。浸潤劑作為纖維生產(chǎn)過程中用到的最重要的輔助試劑，不僅能對纖維進(jìn)行物理包覆，增加纖維韌性和潤滑性，還能對纖維表面進(jìn)行化學(xué)處理，增加纖維功能性，因此，采用浸潤劑對纖維材料進(jìn)行改性處理，即將纖維的生產(chǎn)和改性合二為一，節(jié)簡化了生產(chǎn)步驟，節(jié)約了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，還能賦予纖維新的性能以滿足纖維在不同領(lǐng)域、不同環(huán)境中的應(yīng)用，因此，利用專用浸潤劑在玄武巖纖維生產(chǎn)過程中對玄武巖纖維表面進(jìn)行改性以提高玄武巖纖維與水泥基材料的相容性是可行的，有利于促進(jìn)玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有玄武巖纖維浸潤劑不能提高玄武巖纖維與水泥基材料相容性的缺陷，提供一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑及其制備方法；本發(fā)明浸潤劑中含有改性劑，通過改性劑在浸潤的同時(shí)對纖維表面進(jìn)行改性，使纖維表面粗糙度增加并接枝大量活性基團(tuán)，從而提高玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合能力，提高了玄武巖纖維與水泥基材料的相容性，促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，包括以下重量份組分：40-60份的成膜劑、5-15份的偶聯(lián)劑、1-5份潤滑劑、10-20份的改性劑、30-50份的水。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強(qiáng)堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比2-4︰1-3︰3-6混合而成的混合物；所述改性劑組成能快速對玄武巖纖維表面腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝多種活性基團(tuán)，使纖維表面形成大量活性位點(diǎn)和活性基團(tuán)，從而能與水泥基體進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合；所述的機(jī)械鉚合是指基體材料通過收縮應(yīng)力包緊粗糙表面的纖維而產(chǎn)生的摩擦結(jié)合；優(yōu)選的，所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強(qiáng)堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比3︰2︰5混合而成的混合物。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的可溶性磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨中的一種或多種。述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或多種。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的可溶性硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或兩種。一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，在改性劑中各組分的共同作用下，具有能快速對玄武巖纖維表面腐蝕形成粗糙表面并在纖維表面接枝大量能與無機(jī)化合物化學(xué)鍵接的活性基團(tuán)的作用，從而使玄武巖纖維在經(jīng)過該浸潤劑的處理后，不僅具有更好的韌性和潤滑性，有利于玄武巖纖維的后期加工，還能提高玄武巖纖維與水泥基進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合的能力，即提高了玄武巖纖維與水泥基的相容性；本發(fā)明浸潤劑促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的成膜劑為丙烯酸酯共聚乳液和聚乙烯醇中的一種或多種；成膜劑能很好的在玄武巖纖維表面形成膜結(jié)構(gòu)，增加玄武巖纖維韌性，所選成膜劑含有大量親水基團(tuán)，能提高玄武巖纖維與水泥基材料的相容性。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的偶聯(lián)劑為硅烷系偶聯(lián)劑；硅烷偶聯(lián)劑既能與玄武巖纖維中硅原子偶聯(lián)，又能與水泥基材料偶聯(lián)，偶聯(lián)效果最好。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，其中所述的潤滑劑為硬脂酸甲酯。優(yōu)選的，一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑，包括以下重量份組分：50份的成膜劑、10份的偶聯(lián)劑、3份潤滑劑、15份的改性劑、40份的水。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將改性劑用水溶解形成混合溶液A；將成膜劑用水溶解后加入偶聯(lián)劑和潤滑劑形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的制備方法，其中步驟3所述的消泡處理為物理消泡；避免雜質(zhì)的引入或副反應(yīng)的發(fā)生。一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的制備方法，將改性劑的稀釋溶解與成膜劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑的混合溶解分開處理，避免改性劑在稀釋溶解時(shí)放出的大量熱導(dǎo)致副反應(yīng)的產(chǎn)生，且生產(chǎn)條理清晰、簡潔；本發(fā)明方法簡單、可靠，適合水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑能快速對玄武巖纖維表面腐蝕，形成粗糙表面，提高了玄武巖纖維與水泥基材料之間的機(jī)械鉚合能力。2、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑浸潤能快速在纖維表面接枝大量能與水泥基化學(xué)鍵接的活性基團(tuán)，提高了玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵接能力。3、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑能提高玄武巖纖維與水泥基材料之間的相容性，促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。4、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的制備方法簡單、可靠，適合水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1（1）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰2︰5混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑。實(shí)施例2（1）將10重量份含有磷酸鈉︰氫氧化鉀︰硅酸鉀按質(zhì)量比2︰3︰6混合而成的改性劑用10重量份的水溶解形成混合溶液A；將60重量份的聚乙烯醇用30重量份的水溶解后加入15重量份的硅烷偶聯(lián)劑和1重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑。實(shí)施例3（1）將20重量份含有磷酸鉀︰氫氧化鈣︰硅酸鈉、硅酸鉀質(zhì)量比4︰1︰3混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將40重量份的丙烯酸酯共聚乳液用30重量份的水溶解后加入5重量份的硅烷偶聯(lián)劑和5重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤劑。對比例1（1）將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用40重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液；（2）將步驟1得到的混合溶液消泡處理得浸潤劑。對比例21）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰4︰5混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得浸潤劑。對比例31）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰2︰8混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得浸潤劑。將上述實(shí)施例1-3和對比例1-3中所制備得到的浸潤劑分別用于浸潤同種玄武巖纖維，將得到的玄武巖纖維進(jìn)行性能測試和硅酸鹽水泥砂漿增強(qiáng)（玄武巖纖維用量為水泥砂漿體積的0.3%）實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：編號拉伸強(qiáng)度（MPa）斷裂伸長率（%）15天后水泥砂漿韌性增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）15天后水泥砂漿抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）15天后水泥砂漿抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）實(shí)施例136602.736.814.89.3實(shí)施例236502.535.313.910.2實(shí)施例336602.635.615.211.0對比例137402.615.58.36.2對比例231801.813.86.95.8對比例335902.417.77.85.6對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-3中采用本發(fā)明技術(shù)方案得到浸潤劑對玄武巖纖維進(jìn)行浸潤處理，得到的玄武巖纖維拉申強(qiáng)度和斷裂伸長率好，對硅酸鹽水泥砂漿增強(qiáng)效果顯著；而對比例1中浸潤劑沒有添加改性劑，即為常規(guī)浸潤劑，用該浸潤劑處理后的玄武巖纖維為常規(guī)玄武巖纖維，纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與水泥基材料的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合作用差，對砂漿的韌性和抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)作用顯著減弱；對比例2中沒有采用本發(fā)明中所保護(hù)的改性劑組分配比用量，氫氧化鈉用量過大，浸潤劑對玄武巖纖維表面侵蝕過渡，對玄武巖纖維結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致玄武巖纖維的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率顯著降低，從而對砂漿的增強(qiáng)作用也顯著下降；對比例3中沒有采用本發(fā)明中所保護(hù)的改性劑組分配比用量，硅酸鈉用量過大，浸潤劑對玄武巖纖維表面活化作用減弱，玄武巖纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與水泥基材料的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合作用差，對砂漿的韌性和抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)作用顯著減弱。當(dāng)前第1頁1 2 3