提高剑麻纤维耐热性的方法

摘要

本发明公开了一种提高剑麻纤维耐热性的方法，它首先将普通剑麻纤维剪切成段，浸泡在饱和Ca(OH)2溶液中，清除杂质，捞出，沥去多余Ca(OH)2溶液，晾干，制得改性剑麻纤维；将改性剑麻纤维浸泡在硅溶胶中，取出，沥去多余硅溶胶，烘干，使硅溶胶交联固化即可；所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，SiO2质量百分比浓度为25%-40%。本发明剑麻纤维经过饱和Ca(OH)2溶液处理后，纤维表面变得粗糙，形成许多空腔，硅溶胶是一种低粘度溶液，分散性好，可以充分渗透到剑麻纤维空腔中，同时硅溶胶在剑麻纤维表面形成玻璃态物质，部分隔绝了纤维与外界的接触，提高了剑麻纤维的耐热性能和束纤维强力。

权利要求

1.一种提高剑麻纤维耐热性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将普通剑麻纤维剪切成1-3cm的纤维段，浸泡在饱和Ca(OH)2溶液中5-7小时，清除剑麻纤维上的杂质，捞出，沥去多余Ca(OH)2溶液，只保留剑麻纤维吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性剑麻纤维；

第二步：将第一步制得的改性剑麻纤维浸泡在硅溶胶中，浸泡15-30min，取出，沥去多余硅溶胶，只保留纤维吸附的硅溶胶，烘干，使硅溶胶交联固化即可，制得的耐热剑麻纤维能承受350℃的高温；

所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，SiO2质量百分比浓度为25%-40%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，使硅溶胶交联固化的烘干温度为60-100℃。

说明书

提高剑麻纤维耐热性的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种植物纤维的加工处理方法，尤其是剑麻纤维的耐热处理方法。

背景技术

[0002] 剑麻，是一种常见的龙舌兰属植物，它是多年生叶纤维作物，也是当今世界用量最大、应用范围最广的硬质纤维之一。剑麻纤维属于可再生资源，可自然降解，它不仅具有质轻、价廉、易得等特点，而且在大部分情况下其强度可以满足使用要求，成为混凝土、聚合物制品加工等领域的重要填料之一。

[0003] 在沥青混凝土中掺入一定量的纤维材料，可以提高沥青混凝土的高温稳定性和低温抗裂性，并且能有效增加沥青混凝土的整体强度与柔韧性。

[0004] 由于沥青混凝土拌合料的温度一般在200-220℃之间，《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中规定，掺加到沥青混凝土中的纤维应满足在250℃的干拌温度下不变质、不发脆的要求。作为天然植物，剑麻纤维的高温耐热性较差，当温度高于200℃时，剑麻纤维开始不同程度的热分解，在纤维表面形成碳化膜，从而消弱了剑麻纤维对沥青混凝土的增强作用。

[0005] 专利申请号为201310020593.3的专利公开了一种利用剑麻纤维增强改性沥青制备沥青混合料的方法：将剑麻纤维用质量浓度为1％的NaOH溶液浸泡30min后，洗净、烘干，添加到沥青拌合料中，来制作剑麻纤维增强改性沥青混凝土。这种方法存在的缺陷是：一是用NaOH溶液浸泡剑麻纤维，只清理了剑麻纤维的部分杂质，虽然可以使剑麻纤维耐热性能有所提高，但是，剑麻纤维作为植物纤维的本质没有改变，当温度高于230℃时，剑麻纤维还会出现发脆现象，不能从根本上解决剑麻纤维的耐热性差的问题。二是用NaOH溶液浸泡过的剑麻纤维中，势必渗进去一部分NaOH溶液，如果NaOH清洗不干净，残留在剑麻纤维中NaOH会影响剑麻纤维与沥青拌合料的结合，使剑麻纤维对沥青混凝土的增强作用降低。

发明内容

[0006] 本发明针对天然剑麻纤维耐高温性能差的缺点，提供一种既能提高剑麻纤维耐热性，又能提高剑麻纤维束纤维强力的方法，使剑麻纤维能更好的适应在沥青混合料等高温环境中的应用。

[0007] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

[0008] 一种提高剑麻纤维耐热性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0009] 第一步：将普通剑麻纤维剪切成1-3cm的纤维段，浸泡在饱和Ca(OH)2溶液中5-7小时，清除剑麻纤维上的杂质，捞出，沥去多余Ca(OH)2溶液，只保留剑麻纤维吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性剑麻纤维。

[0010] 第二步：将第一步制得的改性剑麻纤维浸泡在硅溶胶中，浸泡15-30min，取出，沥去多余硅溶胶，只保留纤维吸附的硅溶胶，烘干使硅溶胶交联固化即可，制得的耐热剑麻纤维能承受350℃的高温。为了加快硅溶胶的交联固化，所述的烘干温度为60-100℃。

[0011] 所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，SiO2质量百分比浓度为25％-40％，如青岛市基亿达硅胶试剂厂生产的碱性硅溶胶。

[0012] 本发明的积极效果是：

[0013] 一、剑麻纤维经过饱和Ca(OH)2溶液处理后，纤维表面变得粗糙，形成许多空腔，硅溶胶是一种低粘度溶液，分散性好，可以充分渗透到剑麻纤维空腔中，同时硅溶胶在剑麻纤维表面形成玻璃态物质，部分隔绝了纤维与外界的接触，提高了剑麻纤维的耐热性能，可以满足《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对纤维材料的规定(纤维应满足在250℃的干拌温度下不变质、不发脆的)要求。

[0014] 二、本发明专利选用饱和Ca(OH)2溶液处理剑麻纤维，不仅可以除去剑麻纤维中的杂质，而且残留在剑麻纤维中的Ca(OH)2与硅溶胶反应，生成硅酸钙，又能提高剑麻纤维的束纤维强力和耐热性能。根据《剑麻纤维》国家标准GB/T15031-2009中规定的束纤维强力测试方法，只用1％NaOH溶液浸泡处理的普通剑麻纤维的束纤维强力为830N，按本发明方法处理后的剑麻纤维的束纤维强力可达900N。

附图说明

[0015] 图1是本发明所涉及的剑麻纤维在处理前后的热失重曲线图。

[0016] 其中：曲线1表示经过本发明处理方法处理过的耐热剑麻纤维的热失重曲线；

[0017] 曲线0表示只用1％NaOH溶液浸泡处理的普通剑麻纤维的热失重曲线。

[0018] 下面根据附图进一步说明本发明的技术方案。

具体实施方式

[0019] 本发明实施时，按照下述步骤进行：

[0020] 第一步：将普通剑麻纤维剪切成1-3cm的纤维段，浸泡在饱和Ca(OH)2溶液中6小时，清除剑麻纤维上的杂质，捞出，沥去多余Ca(OH)2溶液，只保留剑麻纤维吸附的Ca(OH)2溶液，晾干或烘干，制得改性剑麻纤维。

[0021] 第二步：将第一步制得的改性剑麻纤维浸泡在硅溶胶中，浸泡20min，取出，沥去多余硅溶胶，只保留改性剑麻纤维吸附的硅溶胶，在温度为60-100℃环境中烘干使硅溶胶交联固化即可，制得的耐热剑麻纤维能承受350℃的高温。

[0022] 将制得的耐热剑麻纤维与只用1％NaOH溶液浸泡处理的普通剑麻纤维在同样条件下利用热重分析仪进行热失重试验，热重曲线见图1，从图1中的两条热重曲线可以看出：两种剑麻纤维在200℃以下时，质量变化都不大，当温度高于230℃时，只用1％NaOH溶液浸泡处理的普通剑麻纤维开始热分解，说明该剑麻纤维不能承受230℃的高温；经过本发明处理后的剑麻纤维，当温度达到350℃后才开始热分解，这样就可以满足《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对纤维材料的规定(纤维应满足在250℃的干拌温度下不变质、不发脆的)要求。