【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玄武岩纤维的，尤其是涉及一种玄武岩纤维改性剂、高耐磨性短切玄武岩纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、玄武岩纤维是以天然玄武岩为原料，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。它是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料。玄武岩纤维不仅具有高强度，还具备优异的耐磨性，这主要得益于其稳定的化学性质和高硬度。同时，它还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。在生产过程中，玄武岩纤维产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因此是一种绿色、环保材料。玄武岩纤维的优异耐磨性使其成为复合材料领域中一种理想的绿色耐磨填料，可以有效地提高复合材料产品的耐磨性和使用寿命。但是玄武岩纤维存在自身的不足，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，限制了玄武岩纤维的直接使用。
2、cn112062481a公开了一种玄武岩纤维浸润剂及其制备方法。该玄武岩纤维浸润剂采用包括如下重量份数比的原料制备而成：硅烷偶联剂3～10份，水溶性环氧树脂20～60份，水400～1000份，有机酸1～3份，无水乙醇40～120份，葡甘聚糖10～25份，抗静电剂0.5～1.5份，润湿剂3～10份。该浸润剂与玄武岩纤维的纤维表可用于玄武岩的浸润改性，通过添加抗静电剂使其增加了一定的抗静电能力，但是该浸润剂对于玄武岩纤维的耐磨性的提升有限。
3、cn116102790a公开了一种玄武岩纤维改性剂、玄武岩纤维聚丙烯复合材料及其制备方法以及应用。该玄武岩纤维改性剂主要
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种玄武岩纤维改性剂，所述玄武岩纤维改性剂的制备原料按重量份数计包括：金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水。所述玄武岩纤维改性剂能够改变玄武岩纤维表面形态，并改善其与树脂基质材料的润湿性，从而有效地能够提高玄武岩纤维的耐磨性。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种所述玄武岩纤维改性剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚乙烯醇和水混合，得到聚乙烯醇水溶液；向所述聚乙烯醇水溶液中加入金刚石，得到金刚石的分散液；向所述金刚石的分散液中滴加长链硅烷，进行水解反应，得到所述玄武岩纤维改性剂。所述玄武岩纤维改性剂的制备方法简单可行，稳定可靠，该方法制备得到的改性剂具有优异的浸润性，有效增加改性剂与短切玄武岩纤维的结合强度。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种高耐磨性短切玄武岩纤维，所述高耐磨性短切玄武岩纤维的制备原料包括：短切玄武岩纤维和如上所述玄武岩纤维改性剂。采用本专利技术所述改性剂对短切玄武岩纤维进行改性，能够使得短切玄武岩纤维的强度和耐磨性得到有力提升，还能够提高玄武岩纤维与树脂基体相容性和界面结合强度，从而提高复合材料产品的耐磨性和使用寿命。
4、本专利技术的目的之四在于提供一种所述的高耐磨性短切玄武岩纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将所述玄武岩纤维改性剂喷洒于所述短切玄武岩纤维的表面，再依次进行分散搅拌、活化反应、干燥，得到所述高耐磨性短切玄武岩纤维。本专利技术该工艺过程简单可行，稳定可靠，成本低，能在现有的生产工艺及设备条件下进行生产，可以实现工业化大规模生产。
5、本专利技术的目的之五在于提供一种所述的高耐磨性短切玄武岩纤维在作为高耐磨塑料的填充剂改性中的应用。本专利技术改性后的高耐磨性短切玄武岩纤维可以用在增强塑料中，其制品在基建领域的边坡拱架、模板、模具等方面具有更高的应用价值和更广泛的应用前景。
6、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
7、第一方面，本专利技术提供一种玄武岩纤维改性剂，所述玄武岩纤维改性剂的制备原料按重量份数计包括：金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水。
8、在本专利技术中，所述玄武岩纤维改性剂的制备原料主要包括金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇。在各组分的作用下，所述玄武岩纤维改性剂能够改变玄武岩纤维表面形态，并改善其与树脂基质材料的润湿性，从而有效地能够提高玄武岩纤维的耐磨性。
9、其中，金刚石是目前已知最硬的物质，也是最耐磨的材料，具有极高的硬度和耐磨性，很难被其他物质划伤或磨损，能够进一步提高玄武岩纤维的强度和耐磨性，但其较难直接分散在有机树脂基体中，且直接加入后也很难与玄武岩纤维结合。
10、而本专利技术添加了长链硅烷和聚乙烯醇；其中，长链硅烷能使金刚石与玄武岩纤维形成复合体系，使长脂肪链接枝在玄武岩纤维表面，从而金刚石与玄武岩形成更为紧密的连接。且相比于直接将其直接和玄武岩纤维加入树脂基体中的方式来说，先制备成玄武岩纤维改性剂，硅烷键的缓慢水解，逐步接枝到玄武岩纤维表面，更能促进金刚石与玄武岩纤维在树脂基体中的分散性，能够有效增大本体的表面粗糙度与表面能，更为有力地避免二者在有机树脂基体中的团聚，因此不仅能够保持使二者发挥自身的力学强度和尺寸稳定性，还能够更容易发挥二者协同的特性，进一步提高复合材料的耐磨性能。其中，聚乙烯醇的水溶液有很好的粘接性和成膜性，与水解长链硅烷配合，具有协同作用，能够在金刚石和玄武岩纤维更为牢固地成膜，附着力得到有力提升，使得纤维的强度进一步得到提升。
11、优选地，所述金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水的质量比为(5～10):(1～3):(3～8):100；
12、其中，“5～10”例如可以是5、6、7、8、9、10等；
13、其中，“1～3”例如可以是1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.5、3等；
14、其中，“3～8”例如可以是3、4、5、6、7、8等。
15、优选地，所述金刚石为粒径为100nm以下的纳米金刚石。
16、其中，所述纳米金刚石的粒径进一步优选为10～50nm，例如可以是10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm等。
17、优选地，所述长链硅烷的结构式为
18、其中，r1选自卤素原子或c1～c5直链或支链烷氧基；x、y、z各自独立地选自氢原子或氟原子；n为6～18之间的整数。
19、其中，所述卤素为氟、氯或溴中的任意一种，优选为氯。
20、其中，所述c1～c5直链或支链烷氧基指的是具有1～5个(例如可以是1个、2个、3个、4个、5个等)碳原子的直链或支链烷氧基，优选为甲氧基和/或乙氧基。
21、其中，所述x、y、z各自独立地选自氢原子或氟原子，优选为x、y、z同时选自氢原子和/或x、y、z同时选自氟原子。
22、其中，所述n为6～18本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维改性剂，其特征在于，所述玄武岩纤维改性剂的制备原料按重量份数计包括：金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性剂，其特征在于，所述金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水的质量比为(5～10):(1～3):(3～8):100；
3.一种根据权利要求1或2所述玄武岩纤维改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的玄武岩纤维改性剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述乙烯醇和水的混合的温度为60～80℃，混合的时间为30～60min；
5.一种高耐磨性短切玄武岩纤维，其特征在于，所述高耐磨性短切玄武岩纤维的制备原料包括：短切玄武岩纤维和如权利要求1或2所述玄武岩纤维改性剂。
6.根据权利要求5所述的高耐磨性短切玄武岩纤维，其特征在于，所述短切玄武岩纤维和所述玄武岩纤维改性剂的质量比为(80～100):(4～12)。
7.根据权利要求5所述的高耐磨性短切玄武岩纤维，其特征在于，所述短切玄武岩纤维的直径为5～25μm，长度为3～25mm。
8.一种根据权利要求5～7中任一项所述的高耐磨性短切玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的高耐磨性短切玄武岩纤维的制备方法，其特征在于，所述分散搅拌的转速为100～500r/min，时间为5～10min；
10.一种根据权利要求5～7中任一项所述的高耐磨性短切玄武岩纤维在作为高耐磨塑料的填充剂改性中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维改性剂，其特征在于，所述玄武岩纤维改性剂的制备原料按重量份数计包括：金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性剂，其特征在于，所述金刚石、长链硅烷、聚乙烯醇和水的质量比为(5～10):(1～3):(3～8):100；
3.一种根据权利要求1或2所述玄武岩纤维改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的玄武岩纤维改性剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述乙烯醇和水的混合的温度为60～80℃，混合的时间为30～60min；
5.一种高耐磨性短切玄武岩纤维，其特征在于，所述高耐磨性短切玄武岩纤维的制备原料包括：短切玄武岩纤维和如权利要求1或2所述玄武岩纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑翼，
申请(专利权)人：北京好运达智创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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