提高劍麻纖維耐熱性的方法
2023-09-16 08:14:00 2
提高劍麻纖維耐熱性的方法
【專利摘要】本發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，撈出，瀝去多餘Ca(OH)2溶液，晾乾，製得改性劍麻纖維；將改性劍麻纖維浸泡在矽溶膠中，取出，瀝去多餘矽溶膠，烘乾，使矽溶膠交聯固化即可；所述的矽溶膠為鹼性矽溶膠，SiO2質量百分比濃度為25%-40%。本發明劍麻纖維經過飽和Ca(OH)2溶液處理後，纖維表面變得粗糙，形成許多空腔，矽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，同時矽溶膠在劍麻纖維表面形成玻璃態物質，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力。
【專利說明】提高劍麻纖維耐熱性的方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[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，也是當今世界用量最大、應用範圍最廣的硬質纖維之一。劍麻纖維屬於可再生資源，可自然降解，它不僅具有質輕、價廉、易得等特點，而且在大部分情況下其強度可以滿足使用要求，成為混凝土、聚合物製品加工等領域的重要填料之一。
[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定性和低溫抗裂性，並且能有效增加浙青混凝土的整體強度與柔韌性。
[0004]由於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規範》JTGF40-2004中規定，摻加到浙青混凝土中的纖維應滿足在250°C的幹拌溫度下不變質、不發脆的要求。作為天然植物，劍麻纖維的高溫耐熱性較差，當溫度高於200°C時，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浙青混凝土的增強作用。
[0005]專利申請號為201310020593.3的專利公開了一種利用劍麻纖維增強改性浙青製備浙青混合料的方法:將劍麻纖維用質量濃度為1%的NaOH溶液浸泡30min後，洗淨、烘乾，添加到浙青拌合料中，來製作劍麻纖維增強改性浙青混凝土。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，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沒有改變，當溫度高於230°C時，劍麻纖維還會出現發脆現象，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
[0006]必滲進去一部分NaOH溶液，如果NaOH清洗不乾淨，殘留在劍麻纖維中NaOH會影
[0007]響劍麻纖維與浙青拌合料的結合,使劍麻纖維對浙青混凝土的增強作用降低。
【發明內容】
[0008]本發明針對天然劍麻纖維耐高溫性能差的缺點，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力的方法，使劍麻纖維能更好的適應在浙青混合料等高溫環境中的應用。
[0009]為解決上述問題，本發明採取的技術方案是:
[0010]一種提高劍麻纖維耐熱性的方法，其特徵在於，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，清除劍麻纖維上的雜質，撈出，浙去多餘Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾乾或烘乾，製得改性劍麻纖維。
[0012]第二步:將第一步製得的改性劍麻纖維浸泡在矽溶膠中，浸泡15_30min，取出，浙去多餘矽溶膠，只保留纖維吸附的矽溶膠，烘乾使矽溶膠交聯固化即可，製得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫。為了加快矽溶膠的交聯固化，所述的烘乾溫度為60-100°C。
[0013]所述的矽溶膠為鹼性矽溶膠，SiO2質量百分比濃度為25%_40%，如青島市基億達矽膠試劑廠生產的鹼性矽溶膠。
[0014]本發明的積極效果是:
[0015]一、劍麻纖維經過飽和Ca(OH)2溶液處理後，纖維表面變得粗糙，形成許多空腔，矽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，同時矽溶膠在劍麻纖維表面形成玻璃態物質，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規範》JTGF40-2004中對纖維材料的規定(纖維應滿足在250°C的幹拌溫度下不變質、不發脆的)要求。
[0016]二、本發明專利選用飽和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，而且殘留在劍麻纖維中的Ca(OH)2與矽溶膠反應，生成矽酸鈣，又能提高劍麻纖維的束纖維強力和耐熱性能。根據《劍麻纖維》國家標準GB/T15031-2009中規定的束纖維強力測試方法，只用l%NaOH溶液浸泡處理的普通劍麻纖維的束纖維強力為830N，按本發明方法處理後的劍麻纖維的束纖維強力可達900N。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明所涉及的劍麻纖維在處理前後的熱失重曲線圖。
[0018]其中:曲線I表示經過本發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]下面根據附圖進一步說明本發明的技術方案。
【具體實施方式】
[0021]本發明實施時，按照下述步驟進行:
[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，清除劍麻纖維上的雜質，撈出，浙去多餘Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾乾或烘乾，製得改性劍麻纖維。
[0023]第二步:將第一步製得的改性劍麻纖維浸泡在矽溶膠中，浸泡20min，取出，浙去多餘矽溶膠，只保留改性劍麻纖維吸附的矽溶膠，在溫度為60-100°C環境中烘乾使矽溶膠交聯固化即可，製得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫。
[0024]將製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行熱失重試驗，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，質量變化都不大，當溫度高於230°C時，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；經過本發明處理後的劍麻纖維，當溫度達到350°C後才開始熱分解，這樣就可以滿足《公路浙青路面施工技術規範》JTGF40-2004中對纖維材料的規定(纖維應滿足在250°C的幹拌溫度下不變質、不發脆的)要求。
【權利要求】
1.一種提高劍麻纖維耐熱性的方法，其特徵在於，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，清除劍麻纖維上的雜質，撈出，浙去多餘Ca(OH)2溶液，只保留劍麻纖維吸附的Ca(OH)2溶液，晾乾或烘乾，製得改性劍麻纖維； 第二步:將第一步製得的改性劍麻纖維浸泡在矽溶膠中，浸泡15-30min，取出，浙去多餘矽溶膠，只保留纖維吸附的矽溶膠，烘乾，使矽溶膠交聯固化即可，製得的耐熱劍麻纖維能承受350°C的高溫； 所述的矽溶膠為鹼性矽溶膠，SiO2質量百分比濃度為25%-40%。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在第二步中，使矽溶膠交聯固化的烘乾溫度為 60-100。。。
【文檔編號】D06M11/79GK103628307SQ201310674303
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】王立華, 單景松, 鄭金洋, 馬俊明, 劉媛媛 申請人:山東科技大學