一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法与流程

1.本发明涉及玄武岩纤维筋技术领域，具体涉及一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法。


背景技术：

2.玄武岩纤维筋是以合成的有机高强玄武岩纤维原材料按比例与合成树脂基体材料进行融合,并加入适量辅助剂经浸润、拉挤、模压、固化和表面处理等一系列工艺而形成的一种新型复合筋材。并加入适量辅助剂(促进剂、阴聚剂、阻燃剂等)经浸润、拉挤、模压、固化和表面处理等一系列工艺而形成的一种新型复合筋材。有机树脂在其中所起到的主要是粘结作用，使玄武岩纤维筋成为一个柔韧、光滑、有效的整体，来共同抵抗外力的作用。有机树脂在其中所起到的主要是粘结作用，使玄武岩纤维筋成为一个柔韧、光滑、有效的整体，来共同抵抗外力的作用。因其抗腐蚀性好，在实际施工中不需要为其设置保护层，这就为混凝土的施工和建筑物的加固工作大大减少了工作量。
3.但是玄武岩纤维筋没有明显的应力屈服点，弹性模量较小，破坏形式为脆性破坏，且变形量较大，在一些应用领域中限制了其应用。
4.基于此，本发明提供一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
7.本发明提供了一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，包括以下步骤：
8.步骤一，界面改进剂的制备方法为：
9.将硅烷偶联剂kh560按照重量比1:5加入到二甲苯溶剂中，然后加入硅烷偶联剂kh560总量1-3％的葡萄糖醛酸内酯，随后再加入硅烷偶联剂kh560总量5-10％的改性碳纳米管，以100-500r/min的转速搅拌15-25min，搅拌结束，得到界面改进剂；
10.步骤二，原料的选取：玄武岩纤维80-100份、钢丝0-20份、环氧树脂5-10份、界面改进剂1-3份、马来酸酐1-2份和三乙醇胺1-5份；
11.步骤三，通过环氧树脂、界面改进剂、马来酸酐和三乙醇胺依次加入到搅拌机中进行混合，混合转速为500-1000r/min，混合时间为20-30min，混合结束，再送入到浸胶槽内；
12.步骤四，将玄武岩纤维、钢丝进行包裹缠绕后加入浸胶槽内浸胶处理、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
13.优选地，所述钢丝还经过改性处理，具体的改性方法为：
14.s1：将钢丝送入到改进液中反应处理，反应温度为90-110℃，反应时间为25-35min，反应转速为200-500r/min，反应结束，得到改性钢丝；
15.s2：将改性钢丝取出，于50-80℃下干燥10-20min，随后送入到质子辐照箱中辐照处理，辐照功率为100-500w，辐照时间为15-25min；
16.s3：随后置于80-100℃下反应15-25min，反应结束，以1-3℃/min的速率升至200℃，最后送入到超声机中进行水洗，水洗功率为100-200w，水洗至钢丝表面洁净，水洗结束，即可。
17.优选地，所述改进液的制备方法为：
18.将烷基酚聚氧乙烯醚、质量分数1-5％的氯化铝溶液按照重量比3:1混合，然后加入烷基酚聚氧乙烯醚总量1-5％的质量分数5％的氯化镧溶液，以100-500r/min的转速搅拌15-25min，搅拌结束，得到改进液。
19.优选地，所述界面改进剂的制备中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
20.优选地，所述改性碳纳米管的改性方法为：将碳纳米管送入到3倍的质量分数5-10％的柠檬酸钠溶液中进行变频超声处理，取出、水洗，然后于2倍的稀土溶剂、10-20％的甲醛体中搅拌反应35-45min，反应温度为55-65℃，反应转速为100-300r/min，反应结束，得到改性碳纳米管。
21.优选地，所述变频超声处理的高频反应处理的频率为210-220khz，处理时间为2-5min；低频反应处理的频率为50-70khz，处理时间为5-9min。
22.优选地，所述稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:(2-7)配制而成。
23.优选地，所述稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:4.5配制而成。
24.优选地，所述甲醛体的制备方法为三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，然后加入水、碱和对苯二甲醛，调节ph至7.0，得到甲醛体。
25.优选地，所述甲醛体的制备中反应温度为70-80℃，反应时间为20-30min。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.本发明产品中加入钢丝配合改进，能够提高产品的强度、弹性性能，同时钢丝经过改性后，产品性能得到显著改进，改进液采用氯化铝溶液、烷基酚聚氧乙烯醚和稀土溶液配合，具有高的活性能，再改性液处理后，配合质子辐照、热反应，从而将钢丝的活性能得到显著提高，同时柔性效果也得到改善，而加入界面改进剂采用硅烷偶联剂kh560、葡萄糖醛酸内酯配合，高活性基团，具有协载能力，碳纳米管改性后具有优异的活化能和高的比表面积，通过携载三维甲醛体，将原料配合反应，从而提高产品强度、弹性性能的改变。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明所制备的玄武岩纤维筋选用不同直径的连续玄武岩纤维，范围为13μm-20μm，体积分数为75-100％；环氧树脂及其固化剂；钢丝直径1-3mm，体积分数为0-25％。
30.首先将玄武岩纱线从纱架经集束板与钢丝一同进入浸胶槽、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
31.表1：实施例和对比例玄武岩纤维筋的原料组分配方
[0032][0033]
表1中实施例1-5和对比例所采用的玄武岩纤维直径为15μm，所采用钢丝直径为2mm。
[0034]
下表2示出了采用实施例1-5和对比例的制成的玄武岩纤维筋的性能测试结果。
[0035][0036]
实施例6.
[0037]
本实施例的一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，包括以下步骤：
[0038]
步骤一，界面改进剂的制备方法为：
[0039]
将硅烷偶联剂kh560按照重量比1:5加入到二甲苯溶剂中，然后加入硅烷偶联剂kh560总量1％的葡萄糖醛酸内酯，随后再加入硅烷偶联剂kh560总量5％的改性碳纳米管，以100r/min的转速搅拌15min，搅拌结束，得到界面改进剂；
[0040]
步骤二，原料的选取：玄武岩纤维85份、钢丝15份、环氧树脂7.5份、界面改进剂2份、马来酸酐1.5份和三乙醇胺3份；
[0041]
步骤三，通过环氧树脂、界面改进剂、马来酸酐和三乙醇胺依次加入到搅拌机中进行混合，混合转速为500r/min，混合时间为20min，混合结束，再送入到浸胶槽内；
[0042]
步骤四，将玄武岩纤维、钢丝进行包裹缠绕后加入浸胶槽内浸胶处理、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
[0043]
本实施例的钢丝还经过改性处理，具体的改性方法为：
[0044]
s1：将钢丝送入到改进液中反应处理，反应温度为90℃，反应时间为25min，反应转速为200r/min，反应结束，得到改性钢丝；
[0045]
s2：将改性钢丝取出，于50℃下干燥10min，随后送入到质子辐照箱中辐照处理，辐照功率为100w，辐照时间为15min；
[0046]
s3：随后置于80℃下反应15min，反应结束，以1℃/min的速率升至200℃，最后送入到超声机中进行水洗，水洗功率为100w，水洗至钢丝表面洁净，水洗结束，即可。
[0047]
本实施例的改进液的制备方法为：
[0048]
将烷基酚聚氧乙烯醚、质量分数1％的氯化铝溶液按照重量比3:1混合，然后加入烷基酚聚氧乙烯醚总量1％的质量分数5％的氯化镧溶液，以100r/min的转速搅拌15min，搅拌结束，得到改进液。
[0049]
本实施例的界面改进剂的制备中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
[0050]
本实施例的改性碳纳米管的改性方法为：将碳纳米管送入到3倍的质量分数5％的柠檬酸钠溶液中进行变频超声处理，取出、水洗，然后于2倍的稀土溶剂、10％的甲醛体中搅拌反应35min，反应温度为55℃，反应转速为100r/min，反应结束，得到改性碳纳米管。
[0051]
本实施例的变频超声处理的高频反应处理的频率为210khz，处理时间为2min；低频反应处理的频率为50khz，处理时间为5min。
[0052]
本实施例的稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:2配制而成。
[0053]
本实施例的甲醛体的制备方法为三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，然后加入水、碱和对苯二甲醛，调节ph至7.0，得到甲醛体。
[0054]
本实施例的甲醛体的制备中反应温度为70℃，反应时间为20min。
[0055]
实施例7.
[0056]
本实施例的一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，包括以下步骤：
[0057]
步骤一，界面改进剂的制备方法为：
[0058]
将硅烷偶联剂kh560按照重量比1:5加入到二甲苯溶剂中，然后加入硅烷偶联剂kh560总量3％的葡萄糖醛酸内酯，随后再加入硅烷偶联剂kh560总量10％的改性碳纳米管，以500r/min的转速搅拌25min，搅拌结束，得到界面改进剂；
[0059]
步骤二，原料的选取：玄武岩纤维85份、钢丝15份、环氧树脂10份、界面改进剂3份、马来酸酐2份和三乙醇胺5份；
[0060]
步骤三，通过环氧树脂、界面改进剂、马来酸酐和三乙醇胺依次加入到搅拌机中进行混合，混合转速为1000r/min，混合时间为30min，混合结束，再送入到浸胶槽内；
[0061]
步骤四，将玄武岩纤维、钢丝进行包裹缠绕后加入浸胶槽内浸胶处理、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
[0062]
本实施例的钢丝还经过改性处理，具体的改性方法为：
[0063]
s1：将钢丝送入到改进液中反应处理，反应温度为110℃，反应时间为35min，反应转速为500r/min，反应结束，得到改性钢丝；
[0064]
s2：将改性钢丝取出，于80℃下干燥20min，随后送入到质子辐照箱中辐照处理，辐照功率为500w，辐照时间为25min；
[0065]
s3：随后置于100℃下反应25min，反应结束，以3℃/min的速率升至200℃，最后送
入到超声机中进行水洗，水洗功率为200w，水洗至钢丝表面洁净，水洗结束，即可。
[0066]
本实施例的改进液的制备方法为：
[0067]
将烷基酚聚氧乙烯醚、质量分数5％的氯化铝溶液按照重量比3:1混合，然后加入烷基酚聚氧乙烯醚总量5％的质量分数5％的氯化镧溶液，以500r/min的转速搅拌25min，搅拌结束，得到改进液。
[0068]
本实施例的界面改进剂的制备中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
[0069]
本实施例的改性碳纳米管的改性方法为：将碳纳米管送入到3倍的质量分数10％的柠檬酸钠溶液中进行变频超声处理，取出、水洗，然后于2倍的稀土溶剂、20％的甲醛体中搅拌反应45min，反应温度为65℃，反应转速为300r/min，反应结束，得到改性碳纳米管。
[0070]
本实施例的变频超声处理的高频反应处理的频率为220khz，处理时间为5min；低频反应处理的频率为70khz，处理时间为9min。
[0071]
本实施例的稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:7配制而成。
[0072]
本实施例的甲醛体的制备方法为三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，然后加入水、碱和对苯二甲醛，调节ph至7.0，得到甲醛体。
[0073]
本实施例的甲醛体的制备中反应温度为80℃，反应时间为30min。
[0074]
实施例8.
[0075]
本实施例的一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，包括以下步骤：
[0076]
步骤一，界面改进剂的制备方法为：
[0077]
将硅烷偶联剂kh560按照重量比1:5加入到二甲苯溶剂中，然后加入硅烷偶联剂kh560总量2％的葡萄糖醛酸内酯，随后再加入硅烷偶联剂kh560总量7.5％的改性碳纳米管，以300r/min的转速搅拌20min，搅拌结束，得到界面改进剂；
[0078]
步骤二，原料的选取：玄武岩纤维85份、钢丝15份、环氧树脂7.5份、界面改进剂2份、马来酸酐1.5份和三乙醇胺3份；
[0079]
步骤三，通过环氧树脂、界面改进剂、马来酸酐和三乙醇胺依次加入到搅拌机中进行混合，混合转速为750r/min，混合时间为25min，混合结束，再送入到浸胶槽内；
[0080]
步骤四，将玄武岩纤维、钢丝进行包裹缠绕后加入浸胶槽内浸胶处理、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
[0081]
本实施例的钢丝还经过改性处理，具体的改性方法为：
[0082]
s1：将钢丝送入到改进液中反应处理，反应温度为100℃，反应时间为30min，反应转速为350r/min，反应结束，得到改性钢丝；
[0083]
s2：将改性钢丝取出，于65℃下干燥15min，随后送入到质子辐照箱中辐照处理，辐照功率为300w，辐照时间为20min；
[0084]
s3：随后置于80-100℃下反应15-25min，反应结束，以1-3℃/min的速率升至200℃，最后送入到超声机中进行水洗，水洗功率为100-200w，水洗至钢丝表面洁净，水洗结束，即可。
[0085]
本实施例的改进液的制备方法为：
[0086]
将烷基酚聚氧乙烯醚、质量分数3％的氯化铝溶液按照重量比3:1混合，然后加入烷基酚聚氧乙烯醚总量3％的质量分数5％的氯化镧溶液，以300r/min的转速搅拌20min，搅
拌结束，得到改进液。
[0087]
本实施例的界面改进剂的制备中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
[0088]
本实施例的改性碳纳米管的改性方法为：将碳纳米管送入到3倍的质量分数5-10％的柠檬酸钠溶液中进行变频超声处理，取出、水洗，然后于2倍的稀土溶剂、15％的甲醛体中搅拌反应40min，反应温度为60℃，反应转速为200r/min，反应结束，得到改性碳纳米管。
[0089]
本实施例的变频超声处理的高频反应处理的频率为215khz，处理时间为3.5min；低频反应处理的频率为60khz，处理时间为7min。
[0090]
本实施例的稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:3.5配制而成。
[0091]
本实施例的甲醛体的制备方法为三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，然后加入水、碱和对苯二甲醛，调节ph至7.0，得到甲醛体。
[0092]
本实施例的甲醛体的制备中反应温度为75℃，反应时间为25min。
[0093]
实施例9.
[0094]
本实施例的一种韧性玄武岩纤维筋的制备方法，包括以下步骤：
[0095]
步骤一，界面改进剂的制备方法为：
[0096]
将硅烷偶联剂kh560按照重量比1:5加入到二甲苯溶剂中，然后加入硅烷偶联剂kh560总量2％的葡萄糖醛酸内酯，随后再加入硅烷偶联剂kh560总量7.5％的改性碳纳米管，以300r/min的转速搅拌20min，搅拌结束，得到界面改进剂；
[0097]
步骤二，原料的选取：玄武岩纤维85份、钢丝15份、环氧树脂6份、界面改进剂2份、马来酸酐1.2份和三乙醇胺2份；
[0098]
步骤三，通过环氧树脂、界面改进剂、马来酸酐和三乙醇胺依次加入到搅拌机中进行混合，混合转速为600r/min，混合时间为22min，混合结束，再送入到浸胶槽内；
[0099]
步骤四，将玄武岩纤维、钢丝进行包裹缠绕后加入浸胶槽内浸胶处理、通过工装，缠绕纱线，经过加热环加热后上砂，然后依次进入固化箱固化成型，最后由牵引机引出收卷或截断成成品包装。
[0100]
本实施例的钢丝还经过改性处理，具体的改性方法为：
[0101]
s1：将钢丝送入到改进液中反应处理，反应温度为95℃，反应时间为27min，反应转速为250r/min，反应结束，得到改性钢丝；
[0102]
s2：将改性钢丝取出，于60℃下干燥12min，随后送入到质子辐照箱中辐照处理，辐照功率为200w，辐照时间为18min；
[0103]
s3：随后置于85℃下反应17min，反应结束，以1.5℃/min的速率升至200℃，最后送入到超声机中进行水洗，水洗功率为120w，水洗至钢丝表面洁净，水洗结束，即可。
[0104]
本实施例的改进液的制备方法为：
[0105]
将烷基酚聚氧乙烯醚、质量分数2％的氯化铝溶液按照重量比3:1混合，然后加入烷基酚聚氧乙烯醚总量2％的质量分数5％的氯化镧溶液，以200r/min的转速搅拌20min，搅拌结束，得到改进液。
[0106]
本实施例的界面改进剂的制备中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
[0107]
本实施例的改性碳纳米管的改性方法为：将碳纳米管送入到3倍的质量分数6％的柠檬酸钠溶液中进行变频超声处理，取出、水洗，然后于2倍的稀土溶剂、12％的甲醛体中搅
拌反应37min，反应温度为57℃，反应转速为150r/min，反应结束，得到改性碳纳米管。
[0108]
本实施例的变频超声处理的高频反应处理的频率为215khz，处理时间为3min；低频反应处理的频率为55khz，处理时间为6min。
[0109]
本实施例的稀土溶剂为稀土镧、盐酸按照重量比1:3配制而成。
[0110]
本实施例的甲醛体的制备方法为三聚氰胺、多聚甲醛按照重量比1:2混合，然后加入水、碱和对苯二甲醛，调节ph至7.0，得到甲醛体。
[0111]
本实施例的甲醛体的制备中反应温度为73℃，反应时间为22min。
[0112]
下表3示出了采用实施例6-9制成的玄武岩纤维筋的性能测试结果。
[0113][0114]
从实施例6-9可得出，本发明产品经过改进处理后，产品的性能得到显著的改善。
[0115]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0116]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。