一種玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料的制備方法，屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]苘麻(學(xué)名:Abutilon theophrasti Medicus)，一年生亞灌木狀草本，莖枝被柔毛。葉圓心形，邊緣具細(xì)圓鋸齒，兩面均密被星狀柔毛；葉柄被星狀細(xì)柔毛;托葉早落。花單生于葉腋，花梗被柔毛;花萼杯狀，裂片卵形;花黃色，花瓣倒卵形。蒴果半球形，種子腎形，褐色，被星狀柔毛?；ㄆ?-8月。中國(guó)除青藏高原不產(chǎn)外，其他各省區(qū)均產(chǎn)，東北各地有栽培。常見于路旁、荒地和田野間。分布于越南、印度、日本以及歐洲、北美洲等地區(qū)。本種的莖皮纖維色白，具光澤，可編織麻袋、搓繩索、編麻鞋等紡織材料。種子含油量約15-16%，供制皂、油漆和工業(yè)用潤(rùn)滑油;全草可作藥用。是一種一年生的麻類作物，在我國(guó)廣泛種植，韌皮經(jīng)處理后可制成長(zhǎng)而強(qiáng)韌的纖維，可搓繩索或編織簡(jiǎn)單用具，但苘麻韌皮的合理開發(fā)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外尚屬空白。苘麻纖維除與其他麻類纖維一樣，具有價(jià)廉質(zhì)輕、比強(qiáng)度、比模量高、拉伸強(qiáng)度高、耐摩擦性好等優(yōu)良特性。此外，苘麻屬于再生的天然纖維素纖維，熱分解時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，可自然降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成負(fù)擔(dān)。苘麻韌皮須經(jīng)過脫膠去除果膠、半纖維素和木質(zhì)素等非纖維素物質(zhì)，才能獲得具有可紡性的纖維。但苘麻纖維經(jīng)過微生物脫膠后，纖維細(xì)胞群受到破壞而解體，再經(jīng)過梳理加工形成工藝?yán)w維，導(dǎo)致苘麻纖維機(jī)械物理性能差，粗硬脆弱，束纖維排列錯(cuò)雜，不易梳開，強(qiáng)度低，耐磨性差。因此在此基礎(chǔ)上研究出一種可增強(qiáng)苘麻纖維性能的方法，具有很好的發(fā)展前景和使用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對(duì)苘麻纖維經(jīng)過微生物脫膠后，纖維細(xì)胞群受到破壞而解體，導(dǎo)致苘麻纖維機(jī)械物理性能差，粗硬脆弱，束纖維排列錯(cuò)雜，不易梳開，強(qiáng)度低，耐磨性差的弊端，提供了一種玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明是取乙醇溶液，用冰醋酸調(diào)節(jié)PH后，滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，在負(fù)壓狀態(tài)下，加入到裝有苘麻纖維的錐形瓶中浸泡，然后進(jìn)行等離子射頻改性處理得改性苘麻纖維備用;再取玄武巖碾磨過篩得玄武巖顆粒緩慢放入坩禍中，保溫加熱使其完全融化，引絲得玄武巖纖維，與備用的改性苘麻纖維混合絞絲制得。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品機(jī)械性能好，強(qiáng)度高，束纖維排列一致。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)選取質(zhì)量濃度為95%的乙醇溶液，對(duì)其使用冰醋酸調(diào)節(jié)其pH至3.1?3.3，隨后按質(zhì)量比1: 20，將γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在300?400r/min速度下，緩慢滴加至上述溶液中，使其反應(yīng)2?3h，制備得偶聯(lián)劑改性溶液；
(2)將500?550g的苘麻纖維置于體積為IL的錐形瓶中，隨后對(duì)瓶中空氣進(jìn)行抽離，形成真空壓力為20?30Pa，在負(fù)壓狀態(tài)下，選取800?850mL的偶聯(lián)劑改性溶液于錐形瓶中，使其淹沒苘麻纖維I?2cm，浸泡1?15min;
(3)待浸泡完成后，設(shè)置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，使裝有苘麻纖維的錐形瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電源后，在處理時(shí)外部電極間設(shè)置放電功率為250?300kW，進(jìn)行等離子射頻處理，使其偶聯(lián)改性30?40min，制備得改性苘麻纖維備用；
(4)將玄武巖在高壓裝置中碾磨并過篩，制備得60?80目的玄武巖顆粒，然后將空的坩禍，置于爐頂和爐底分別開有直徑20mm和30mm的小孔電爐內(nèi)，對(duì)其升溫至1350?1450°C后，將上述制得的玄武巖顆粒從爐頂加至坩禍中，保溫加熱20?30min，使其緩慢融化；
(5)待玄武巖顆粒完全融化后，將坩禍漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為20?30μπι的玄武巖纖維，隨后按質(zhì)量比1:1，將玄武巖纖維和上述制備的改性苘麻纖維混合絞絲，即可制備得1.2?1.5mm的玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料。
[0005]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將2?3kg制得的玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料置于織布機(jī)中紡織成布，所得布品柔軟強(qiáng)韌，耐磨性好，斷裂強(qiáng)度高，拉伸強(qiáng)度達(dá)121MPa以上，值得推廣與使用。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，用玄武巖纖維增強(qiáng)苘麻纖維性能，針對(duì)性強(qiáng)；
(2)所得產(chǎn)品機(jī)械性能和耐磨性好，強(qiáng)度高，束纖維排列一致，拉伸強(qiáng)度達(dá)121MPa以上。
【具體實(shí)施方式】
[0007]首先選取質(zhì)量濃度為95%的乙醇溶液，對(duì)其使用冰醋酸調(diào)節(jié)其pH至3.1?3.3，隨后按質(zhì)量比1: 20，將γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在300?400r/min速度下，緩慢滴加至上述溶液中，使其反應(yīng)2?3h，制備得偶聯(lián)劑改性溶液;然后將500?550g的苘麻纖維置于體積為IL的錐形瓶中，隨后對(duì)瓶中空氣進(jìn)行抽離，形成真空壓力為20?30Pa，在負(fù)壓狀態(tài)下，選取800?850mL的偶聯(lián)劑改性溶液于錐形瓶中，使其淹沒苘麻纖維I?2cm，浸泡10?15min;待浸泡完成后，設(shè)置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，使裝有苘麻纖維的錐形瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電源后，在處理時(shí)外部電極間設(shè)置放電功率為250?300kW，進(jìn)行等離子射頻處理，使其偶聯(lián)改性30?40min，制備得改性苘麻纖維備用;再將玄武巖在高壓裝置中碾磨并過篩，制備得60?80目的玄武巖顆粒，然后將空的坩禍，置于爐頂和爐底分別開有直徑20mm和30mm的小孔電爐內(nèi)，對(duì)其升溫至1350?1450°C后，將上述制得的玄武巖顆粒從爐頂加至坩禍中，保溫加熱20?30min，使其緩慢融化;最后待玄武巖顆粒完全融化后，將坩禍漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為20?30μπι的玄武巖纖維，隨后按質(zhì)量比I: I，將玄武巖纖維和上述制備的改性苘麻纖維混合絞絲，即可制備得1.2?1.5mm的玄武巖纖維增強(qiáng)改性苘麻纖維復(fù)合材料。
[0008]實(shí)例I
首先選取質(zhì)量濃度為95%的乙醇溶液，對(duì)其使用冰醋酸調(diào)節(jié)其pH至3.1，隨后按質(zhì)量比1: 20，將γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在300r/min速度下，緩慢滴加至上述溶液中，使其反應(yīng)2h，制備得偶聯(lián)劑改性溶液;然后將500g的苘麻纖維置于體積為IL的錐形瓶中，隨后對(duì)瓶中空氣進(jìn)行抽離，形成真空壓力為20Pa，在負(fù)壓狀態(tài)下，選取SOOmL的偶聯(lián)劑改性溶液于錐形瓶中，使其淹沒苘麻纖維lcm，浸泡1min;待浸泡完成后，設(shè)置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，使裝有苘麻纖維的錐形瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電源后，在處