一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法，属于玄武岩纤维改性领域

【技术实现步骤摘要】
一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法


[0001]本专利技术涉及玄武岩纤维改性领域，特别是涉及一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法
。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维
(BF)
具有抗拉强度高，弹性模量大
、
抗腐蚀
、
抗燃烧
、
耐高温等多种优异性能，被誉为
21
世纪“绿色工业材料”。
研究人员对在沥青混合料中添加玄武岩纤维，使其成为纤维增强复合材料进行了大量的研究，发现玄武岩纤维对沥青混合料具有加筋
、
增韧
、
阻裂
、
桥连等作用
。
[0003]沥青路面开裂是导致沥青路面服役性能降低的主要原因之一，沥青作为黏弹性材料，其自身具备一定的自愈能力
。
然而，沥青的自愈合过程复杂且缓慢，沥青路面在正常服役过程中不具备充足的自愈时间
。
因此，提升沥青自愈能力并缩短其自愈时间对路面耐久性的提升具有重要作用
。
基于玄武岩纤维对沥青混合料具有加筋增韧的作用，对玄武岩纤维表面处理，增强玄武岩纤维导电性能，通过电磁感应加热技术，则可实现沥青路面裂缝的自愈合
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法，采用本专利技术提供的方法使得玄武岩纤维具有导电功能，将接枝玄武岩纤维应用到沥青中实现沥青裂缝的自愈合<br/>。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法，包括以下步骤：
[0007]1)
将玄武岩纤维经丙酮溶液预处理后进行刻蚀，得到刻蚀玄武岩纤维；
[0008]所述玄武岩纤维的质量与刻蚀使用的试剂的体积比为
1g:20ml
；所述试剂包括氢氧化钠溶液或盐酸溶液；
[0009]2)
将所述步骤
1)
得到的刻蚀玄武岩纤维的表面冲洗干净再浸泡于硅烷偶联剂溶液中
1h
，得到硅烷偶联剂改性玄武岩纤维；
[0010]所述硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与乙醇溶液体积比为
20:500
的混合液；
[0011]所述乙醇溶液为乙醇与去离子水体积比为
9:1
的混合液；
[0012]3)
将羧基化碳纳米管和分散剂
PVP
加入乙醇溶液中搅拌
30min、
超声分散
1h
，得到羧基化碳纳米管悬浊液；
[0013]所述羧基化碳纳米管的质量与乙醇溶液的体积比为
0.7g:500ml
；
[0014]所述分散剂
PVP
掺量为羧基化碳纳米管质量的5～
10
％；
[0015]所述乙醇溶液为乙醇与去离子水体积比为
9:1
的混合液；
[0016]4)
将所述步骤
2)
得到的硅烷偶联剂改性玄武岩纤维与步骤
3)
得到的羧基化碳纳
米管悬浊液混合后进行接枝反应，得到接枝玄武岩纤维；
[0017]所述刻蚀玄武岩纤维的质量与改性溶液的体积比为
10g:500ml。
[0018]优选的，所述步骤
1)
氢氧化钠溶液的浓度为3～
5mol/L
；
[0019]所述盐酸溶液的浓度为3～
5mol/L。
[0020]优选的，所述刻蚀的条件包括：在温度为
60℃
下浸泡处理
1h。
[0021]优选的，所述步骤
2)
羧基化碳纳米管悬浊液的制备方法包括：将羧基化碳纳米管和分散剂
PVP、
乙醇溶液混合
、
搅拌和超声，得到羧基化碳纳米管悬浊液；
[0022]所述分散剂
PVP
掺量为羧基化碳纳米管质量的5～
10
％；
[0023]所述乙醇溶液中乙醇和水的体积比为
9:1
；
[0024]所述搅拌的时间为
30min
，所述超声的时间为
1h。
[0025]优选的，所述步骤
1)
预处理的条件包括：将所述玄武岩纤维浸没于丙酮溶液中进行超声清洗
、
干燥；
[0026]所述丙酮溶液的质量百分含量为
20
％；
[0027]所述超声清洗的时间为
1h
；
[0028]所述干燥的温度为
100℃。
[0029]优选的，所述步骤
2)
硅烷偶联剂溶液的制备方法包括：将硅烷偶联剂与乙醇溶液混合
、
搅拌，得到硅烷偶联剂溶液
。
[0030]优选的，所述硅烷偶联剂与乙醇溶液的体积比为
20:500
；
[0031]所述搅拌的条件包括：时间为
1h
，转速为
400r/min。
[0032]优选的，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂
KH550
或
KH560。
[0033]优选的，所述步骤
3)
羧基化碳纳米管悬浊液中羧基化碳纳米管质量与乙醇溶液体积比为
0.7g:500ml
；
[0034]所述乙醇溶液中乙醇与去离子水体积比为
9:1。
[0035]优选的，所述步骤
4)
接枝反应的条件包括：温度为
25
～
30℃
，时间为
3h
，转速为
120r/min。
[0036]本专利技术的有益效果为：
[0037]采用本专利技术提供的方法一方面使纤维表面刻蚀程度加深，便于硅烷偶联剂附着，另一方面通过化学反应，使碳纳米管接枝在纤维表面，且在该碳纳米管悬浊液浓度及纤维掺量下，沥青的导电愈合能力较强
。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍
。
[0039]图1为羧基化碳纳米管接枝原理示意图；
[0040]图
2a
为原样
BF(
×
500)
电镜图；
[0041]图
2b
为原样
BF(
×
3000)
电镜图；
[0042]图
2c
为
CNTs
‑
COOH
‑
BF(
×
500)
电镜图；
[0043]图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用羧基化碳纳米管接枝改性玄武岩纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
将玄武岩纤维经丙酮溶液预处理后进行刻蚀，得到刻蚀玄武岩纤维；所述玄武岩纤维的质量与刻蚀使用的试剂的体积比为
1g:20ml
；所述试剂包括氢氧化钠溶液或盐酸溶液；
2)
将所述步骤
1)
得到的刻蚀玄武岩纤维的表面冲洗干净再浸泡于硅烷偶联剂溶液中
1h
，得到硅烷偶联剂改性玄武岩纤维；所述硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与乙醇溶液体积比为
20:500
的混合液；所述乙醇溶液为乙醇与去离子水体积比为
9:1
的混合液；
3)
将羧基化碳纳米管和分散剂
PVP
加入乙醇溶液中搅拌
30min、
超声分散
1h
，得到羧基化碳纳米管悬浊液；所述羧基化碳纳米管的质量与乙醇溶液的体积比为
0.7g:500ml
；所述分散剂
PVP
掺量为羧基化碳纳米管质量的5～
10
％；所述乙醇溶液为乙醇与去离子水体积比为
9:1
的混合液；
4)
将所述步骤
2)
得到的硅烷偶联剂改性玄武岩纤维与步骤
3)
得到的羧基化碳纳米管悬浊液混合后进行接枝反应，得到接枝玄武岩纤维；所述刻蚀玄武岩纤维的质量与改性溶液的体积比为
10g:500ml。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
1)
氢氧化钠溶液的浓度为3～
5mol/L
；所述盐酸溶液的浓度为3～
5mol/L。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀的条件包括：在温度为
60℃
下浸泡处理
1h。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
2)
羧基化碳纳米管悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳力，杨程程，刘朝晖，刘磊鑫，黄优，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：