提高劍麻纖維耐熱性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高劍麻纖維耐熱性的方法，它首先將普通劍麻纖維剪切成段，浸泡在飽和Ca(OH)2溶液中，清除雜質(zhì)，撈出，瀝去多余Ca(OH)2溶液，晾干，制得改性劍麻纖維；將改性劍麻纖維浸泡在硅溶膠中，取出，瀝去多余硅溶膠，烘干，使硅溶膠交聯(lián)固化即可；所述的硅溶膠為堿性硅溶膠，SiO2質(zhì)量百分比濃度為25%-40%。本發(fā)明劍麻纖維經(jīng)過飽和Ca(OH)2溶液處理后，纖維表面變得粗糙，形成許多空腔，硅溶膠是一種低粘度溶液，分散性好，可以充分滲透到劍麻纖維空腔中，同時(shí)硅溶膠在劍麻纖維表面形成玻璃態(tài)物質(zhì)，部分隔絕了纖維與外界的接觸，提高了劍麻纖維的耐熱性能和束纖維強(qiáng)力。
【專利說明】提高劍麻纖維耐熱性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種植物纖維的加工處理方法，尤其是劍麻纖維的耐熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]劍麻，是一種常見的龍舌蘭屬植物，它是多年生葉纖維作物，也是當(dāng)今世界用量最大、應(yīng)用范圍最廣的硬質(zhì)纖維之一。劍麻纖維屬于可再生資源，可自然降解，它不僅具有質(zhì)輕、價(jià)廉、易得等特點(diǎn)，而且在大部分情況下其強(qiáng)度可以滿足使用要求，成為混凝土、聚合物制品加工等領(lǐng)域的重要填料之一。
[0003]在浙青混凝土中摻入一定量的纖維材料，可以提高浙青混凝土的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，并且能有效增加浙青混凝土的整體強(qiáng)度與柔韌性。
[0004]由于浙青混凝土拌合料的溫度一般在200_220°C之間，《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004中規(guī)定，摻加到浙青混凝土中的纖維應(yīng)滿足在250°C的干拌溫度下不變質(zhì)、不發(fā)脆的要求。作為天然植物，劍麻纖維的高溫耐熱性較差，當(dāng)溫度高于200°C時(shí)，劍麻纖維開始不同程度的熱分解，在纖維表面形成碳化膜，從而消弱了劍麻纖維對(duì)浙青混凝土的增強(qiáng)作用。
[0005]專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310020593.3的專利公開了一種利用劍麻纖維增強(qiáng)改性浙青制備浙青混合料的方法:將劍麻纖維用質(zhì)量濃度為1%的NaOH溶液浸泡30min后，洗凈、烘干，添加到浙青拌合料中，來制作劍麻纖維增強(qiáng)改性浙青混凝土。這種方法存在的缺陷是:一是用NaOH溶液浸泡劍麻纖維，只清理了劍麻纖維的部分雜質(zhì)，雖然可以使劍麻纖維耐熱性能有所提高，但是，劍麻纖維作為植物纖維的本質(zhì)沒有改變，當(dāng)溫度高于230°C時(shí)，劍麻纖維還會(huì)出現(xiàn)發(fā)脆現(xiàn)象，不能從根本上解決劍麻纖維的耐熱性差的問題。二是用NaOH溶液浸泡過的劍麻纖維中，勢(shì)
[0006]必滲進(jìn)去一部分NaOH溶液，如果NaOH清洗不干凈，殘留在劍麻纖維中NaOH會(huì)影
[0007]響劍麻纖維與浙青拌合料的結(jié)合,使劍麻纖維對(duì)浙青混凝土的增強(qiáng)作用降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)天然劍麻纖維耐高溫性能差的缺點(diǎn)，提供一種即能提高劍麻纖維耐熱性，又能提高劍麻纖維束纖維強(qiáng)力的方法，使劍麻纖維能更好的適應(yīng)在浙青混合料等高溫環(huán)境中的應(yīng)用。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0010]一種提高劍麻纖維耐熱性的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]第一步:將普通劍麻纖維剪切成l_3cm的纖維段，浸泡在飽和Ca(OH)2溶液中5-7小時(shí)，清除劍麻纖維上的雜質(zhì)，撈出，浙去多余Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性劍麻纖維。
[0012]第二步:將第一步制得的改性劍麻纖維浸泡在硅溶膠中，浸泡15_30min，取出，浙去多余硅溶膠，只保留纖維吸附的硅溶膠，烘干使硅溶膠交聯(lián)固化即可，制得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫。為了加快硅溶膠的交聯(lián)固化，所述的烘干溫度為60-100°C。
[0013]所述的硅溶膠為堿性硅溶膠，SiO2質(zhì)量百分比濃度為25%_40%，如青島市基億達(dá)硅膠試劑廠生產(chǎn)的堿性硅溶膠。
[0014]本發(fā)明的積極效果是:
[0015]一、劍麻纖維經(jīng)過飽和Ca(OH)2溶液處理后，纖維表面變得粗糙，形成許多空腔，硅溶膠是一種低粘度溶液，分散性好，可以充分滲透到劍麻纖維空腔中，同時(shí)硅溶膠在劍麻纖維表面形成玻璃態(tài)物質(zhì)，部分隔絕了纖維與外界的接觸，提高了劍麻纖維的耐熱性能，可以滿足《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004中對(duì)纖維材料的規(guī)定(纖維應(yīng)滿足在250°C的干拌溫度下不變質(zhì)、不發(fā)脆的)要求。
[0016]二、本發(fā)明專利選用飽和Ca(OH)2溶液處理劍麻纖維，不僅可以除去劍麻纖維中的雜質(zhì)，而且殘留在劍麻纖維中的Ca(OH)2與硅溶膠反應(yīng)，生成硅酸鈣，又能提高劍麻纖維的束纖維強(qiáng)力和耐熱性能。根據(jù)《劍麻纖維》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15031-2009中規(guī)定的束纖維強(qiáng)力測(cè)試方法，只用l%NaOH溶液浸泡處理的普通劍麻纖維的束纖維強(qiáng)力為830N，按本發(fā)明方法處理后的劍麻纖維的束纖維強(qiáng)力可達(dá)900N。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所涉及的劍麻纖維在處理前后的熱失重曲線圖。
[0018]其中:曲線I表示經(jīng)過本發(fā)明處理方法處理過的耐熱劍麻纖維的熱失重曲線；
[0019]曲線O表示只用l%NaOH溶液浸泡處理的普通劍麻纖維的熱失重曲線。
[0020]下面根據(jù)附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明實(shí)施時(shí)，按照下述步驟進(jìn)行:
[0022]第一步:將普通劍麻纖維剪切成l-3cm的纖維段，浸泡在飽和Ca (OH) 2溶液中6小時(shí)，清除劍麻纖維上的雜質(zhì)，撈出，浙去多余Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性劍麻纖維。
[0023]第二步:將第一步制得的改性劍麻纖維浸泡在硅溶膠中，浸泡20min，取出，浙去多余硅溶膠，只保留改性劍麻纖維吸附的硅溶膠，在溫度為60-100°C環(huán)境中烘干使硅溶膠交聯(lián)固化即可，制得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫。
[0024]將制得的耐熱劍麻纖維與只用l%NaOH溶液浸泡處理的普通劍麻纖維在同樣條件下利用熱重分析儀進(jìn)行熱失重試驗(yàn)，熱重曲線見圖1，從圖1中的兩條熱重曲線可以看出:兩種劍麻纖維在200°c以下時(shí)，質(zhì)量變化都不大，當(dāng)溫度高于230°C時(shí)，只用l%NaOH溶液浸泡處理的普通劍麻纖維開始熱分解，說明該劍麻纖維不能承受230°C的高溫；經(jīng)過本發(fā)明處理后的劍麻纖維，當(dāng)溫度達(dá)到350°C后才開始熱分解，這樣就可以滿足《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004中對(duì)纖維材料的規(guī)定(纖維應(yīng)滿足在250°C的干拌溫度下不變質(zhì)、不發(fā)脆的)要求。
【權(quán)利要求】
1.一種提高劍麻纖維耐熱性的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:將普通劍麻纖維剪切成l-3cm的纖維段，浸泡在飽和Ca (OH) 2溶液中5_7小時(shí)，清除劍麻纖維上的雜質(zhì)，撈出，浙去多余Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性劍麻纖維； 第二步:將第一步制得的改性劍麻纖維浸泡在硅溶膠中，浸泡15-30min，取出，浙去多余硅溶膠，只保留纖維吸附的硅溶膠，烘干，使硅溶膠交聯(lián)固化即可，制得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫； 所述的硅溶膠為堿性硅溶膠，SiO2質(zhì)量百分比濃度為25%-40%。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，使硅溶膠交聯(lián)固化的烘干溫度為 60-100。。。
【文檔編號(hào)】D06M11/79GK103628307SQ201310674303
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王立華, 單景松, 鄭金洋, 馬俊明, 劉媛媛 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)