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玄武岩纤维作为一种新型无机纤维,具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优点,但其与其它有机纤维相比具有表面太光滑,脆性大,耐折性耐磨性差,在生产和使用过程中易产生静电等缺点。本课题针对玄武岩纤维的结构和性能特点,配置出不同的涂层浸润剂,通过涂层改性技术达到增强玄武岩纤维表面摩擦性、柔韧性、耐磨性、耐折性、抗静电性能以及提高其力学性能的目的,并且为我国玄武岩纤维制备技术水平和改性研究提供实验依据和技术支持。基于此,本课题的研究对于玄武岩纤维材料的开发和推广具有重要意义。
本论文主要采用聚氨酯乳液和有机改性的无机纳米粒子等试剂配置成多种玄武岩纤维用浸润剂。其中,由有机改性纳米SiO2,聚氨酯乳液配制成的浸润剂在纤维表面形成的致密膜,达到了提高纤维的表面性能、柔韧性能、抗静电性能和梳理性能的目的。
通过对纤维做等离子体处理增加纤维比表面积,和引入活性基团,并在空气和氧气两种气氛和不同的时间条件下确定最佳的等离子体处理条件。最后选用氧气等离子体刻蚀15min后纤维做浸润剂涂层改性,以提高纤维的表面摩擦性、纤维柔韧性和抗静电性。通过硅烷偶联剂水解对纳米无机SiO2改性,再将其与聚氨酯乳液和其它试剂配制成不同的浸润剂,对等离子体处理后纤维改性后比较其纤维性能的优劣。
实验对玄武岩纤维涂覆配置后的各种浸润剂,测试纤维表面性能、力学性能和抗静电性能,如断裂强力与断裂伸长率、纤维动静摩擦系数、纤维质量比电阻等。经研究表明:由纳米改性SiO2、聚氨酯和聚氧乙烯酯配成的溶液对玄武岩纤维表面的涂层改性之后,有效的改善了玄武岩纤维表面粗糙度,增加了玄武岩纤维有效表面积。纤维的柔软性能提高,质量比电阻明显降低,抗静电性能明显改善。与原纤维相比,纤维的拉伸强力和拉伸断裂伸长率方面都有明显改善,其中纳米改性SiO2、聚氨酯和聚氧乙烯配成的溶液改善效果最为明显,可完全起到改善纤维表面性能和柔韧性能的同时又保护纤维强度的目的。