CN106088356A - 一种制备玄武岩纤维螺钉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备玄武岩纤维螺钉的方法，它包括以下步骤：S1、将玄武岩矿石进行熔化；S2、制备直径为5~25μm的玄武岩纤维；S5、采以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；S6、制作成型模具；S7、选用步骤S4中玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡中任意一种或任意两种或三种，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉；S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。本发明的有益效果是：制备出的玄武岩纤维螺钉具有耐腐蚀、吸湿性低、强度高的特点，代替了钢材类螺钉或玻璃纤维螺钉，适用于海洋工程、地下工程等恶劣环境中。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备玄武岩纤维螺钉的方法。
背景技术
目前，混凝土结构已经广泛应用于各个领域，在混凝土结构中采用预埋件结构用来连接或固定等功能，目前所采用的预埋件主要为钢材或螺钉，而钢材在用于地下工程、海洋工程等腐蚀性环境时容易被腐蚀，严重影响寿命和使用安全。为客户钢结构易腐蚀、寿命短以及无法应用于海洋工程的缺陷，采用玻璃纤维为材料以制造预埋件，然而玻璃纤维预埋件还存在一定的缺陷，如：(1)玻璃纤维的生产过程能耗较大，不利于节能环保；(2)玻璃纤维的制备工艺对对人体有害，尤其是玻璃纤维毛会对人体皮肤产生刺激作用，吸入人体后不能被分解或吸收，很可能引起肺部疾病甚至产生癌变；(3)环境污染大，玻璃纤维复合筋废弃后不能回收利用或自然降解，不利于环境的保护，等等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种工艺简单、制作出的预埋件耐腐蚀、强度高、使用寿命长，特别适用于海洋工程、地下工程等恶劣、腐蚀严重的环境中的制备玄武岩纤维螺钉的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种制备玄武岩纤维螺钉的方法，它包括以下步骤：
S1、将玄武岩矿石送入熔炉内，提升熔炉内的温度至1450～1500℃，通过1450～1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化；
S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液，通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为5～25μm的连续玄武岩纤维；
S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干，前段烘干从30℃升温到90℃，随后以90℃的温度保温60min；中段烘干从90℃升温到105℃，随后以105℃保温90min；后段烘干从105℃升温到115℃，以115℃保温150min，以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干，从而制得连续玄武岩纤维；
S5、以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；
S6、制作成型模具，选用带有柱形腔的模具，在柱形腔的柱面加工内螺纹，以实现成型模具的制备；
S7、选用步骤S4中玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡中任意一种或任意两种或三种，并在纤维表面均匀涂抹浸润剂，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，其操作步骤为从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。
所述的步骤S6在制作成型模具过程中，也可采用一个上模具和一个下模具，在上模具的底部开设半圆槽，在半圆槽内开设内螺纹A，在下模具的顶部也开设半圆槽，在该半圆槽内开始内螺纹B，内螺纹A与内螺纹B形成完整的内螺纹。
本发明具有以下优点：(1)通过该方法制备出的玄武岩纤维螺钉具有耐腐蚀、吸湿性低、强度高的特点，代替了钢材类螺钉或玻璃纤维螺钉，特别适用于海洋工程、地下工程等恶劣、腐蚀严重的环境中。(2)本发明采用陶瓷漏板代替铂铑合金漏板，耐1000℃以上高温，而且成本低，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：一种制备玄武岩纤维螺钉的方法，它包括以下步骤：
S1、将玄武岩矿石送入熔炉内，提升熔炉内的温度至1450～1500℃，通过1450～1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化；
S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液，通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为5μm的连续玄武岩纤维；
S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干，前段烘干从30℃升温到90℃，随后以90℃的温度保温60min；中段烘干从90℃升温到105℃，随后以105℃保温90min；后段烘干从105℃升温到115℃，以115℃保温150min，以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干，从而制得连续玄武岩纤维；
S5、以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；
S6、制作成型模具，选用带有柱形腔的模具，在柱形腔的柱面加工内螺纹，以实现成型模具的制备；
S7、选用步骤S4中玄武岩纤维纱，并在纤维表面均匀涂抹浸润剂，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，其操作步骤为从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。
实施例二：制备玄武岩纤维螺钉的方法，它包括以下步骤：
S1、将玄武岩矿石送入熔炉内，提升熔炉内的温度至1450～1500℃，通过1450～1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化；
S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液，通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为17μm的连续玄武岩纤维；
S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干，前段烘干从30℃升温到90℃，随后以90℃的温度保温60min；中段烘干从90℃升温到105℃，随后以105℃保温90min；后段烘干从105℃升温到115℃，以115℃保温150min，以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干，从而制得连续玄武岩纤维；
S5、以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；
S6、制作成型模具，选用带有柱形腔的模具，在柱形腔的柱面加工内螺纹，以实现成型模具的制备；
S7、选用步骤S4中玄武岩纤维布和玄武岩纤维毡，并在纤维表面均匀涂抹浸润剂，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，其操作步骤为从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。
实施例三：制备玄武岩纤维螺钉的方法，它包括以下步骤：
S1、将玄武岩矿石送入熔炉内，提升熔炉内的温度至1450～1500℃，通过1450～1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化；
S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液，通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为25μm的连续玄武岩纤维；
S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干，前段烘干从30℃升温到90℃，随后以90℃的温度保温60min；中段烘干从90℃升温到105℃，随后以105℃保温90min；后段烘干从105℃升温到115℃，以115℃保温150min，以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干，从而制得连续玄武岩纤维；
S5、以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；
S6、制作成型模具，选用带有柱形腔的模具，在柱形腔的柱面加工内螺纹，以实现成型模具的制备；
S7、选用步骤S4中玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布和玄武岩纤维毡，并在纤维表面均匀涂抹浸润剂，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，其操作步骤为从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。
通过该方法制备出的玄武岩纤维螺钉具有以下技术特点：(1)强度极高，因制备出的玄武岩纤维的单丝断裂强度达到0.6～0.7N/tex，远远高于丙纶的0.3～0.5N/tex，此外玄武纤维弹性模量也高达1x104kg/mm2，具有力学性能优异，因此制备出的玄武岩纤维螺钉在同等尺寸下比钢材或玻璃纤维强度更高，能够安装于深海中以耐水压。(2)极高的耐酸碱和耐腐蚀性能，玄武岩纤维化学稳定性极强，在酸、碱、盐等各种恶劣环境中都长期使用质量损失都极小，在极端恶劣条件下都能很好的工作，同时玄武岩纤维螺钉还具有优良的耐虫蛀、耐霉菌性和抗老化性能，在长期使用寿命方面比其他材质的螺钉要长很多。(3)低的吸湿性，玄武岩纤维的吸湿率仅为0.1％，即便是长时间浸泡在海水中也不会为吸收海水而增加重量。
表1为玄武岩矿石的化学组份表；表2为制作出的玄武岩纤维与同类纤维物理性能对比表；表3为制作出的玄武岩纤维与玻璃纤维的化学性能对比表。
| 化学组份 | SiO2 | AL2O3 | F2O3 | CaO | MgO | TiO2 | Na2O | 其它杂质 |
| 最低％ | 45 | 12 | 5 | 4 | 3 | 0.9 | 2.5 | 2.0 |
| 最高％ | 60 | 19 | 15 | 12 | 7 | 2.0 | 6.0 | 3.5 |
表1
| 性能 | 玄武岩纤维 | E玻璃维纤 | 碳纤维 | 芳纶纤维 | 岩棉 |
| 密度g/cm3 | 2.6～2.8 | 2.5～2.6 | 1.7～2.2 | 1.49 | 2.5 |
| 使用温度℃ | -260～880 | -60～350 | 最高2000℃ | 最高250℃ | 最高600℃ |
| 弹性模量GPa | 79.3～93.1 | 72.5～75.5 | 230～600 | 70～140 | |
| 抗拉强度MPa | 3000～4800 | 3100～3800 | 3500～6000 | 2900～3400 | |
| 热传导系数m/k | 0.031～0.038 | 0.034～0.040 | 5～185 | 0.04～0.13 | 0.034～0.048 |
| 比体积电阻Ω*m | 1x1012 | 1x1011 | 2x10-5 | 3x1013 | |
| 吸音细数％ | 0.9～0.99 | 0.8～0.93 |
表2
表3 。
Claims (2)
1.一种制备玄武岩纤维螺钉的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、将玄武岩矿石送入熔炉内，提升熔炉内的温度至1450~1500℃，通过 1450~1500℃的高温对玄武岩矿石进行熔化；
S2、经S1熔化后的高温玄武岩熔融液，通过陶瓷漏板高速拉制而成纤维直径为5~25μm的连续玄武岩纤维；
S3、利用涂油器在步骤S2中的玄武岩纤维表面均匀涂覆浸润剂，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S4、将连续玄武岩纤维送入烘箱内进行分段式烘干，前段烘干从30℃升温到90℃，随后以90℃的温度保温60min；中段烘干从90℃升温到105℃，随后以105℃保温90min；后段烘干从105℃升温到115℃，以115℃保温150 min，以将玄武岩纤维表面上的水分彻底蒸干，从而制得连续玄武岩纤维；
S5、以玄武岩连续纤维为原料将其加工成玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布以及玄武岩纤维毡；
S6、制作成型模具，选用带有柱形腔的模具，在柱形腔的柱面加工内螺纹，以实现成型模具的制备；
S7、选用步骤S4中玄武岩纤维纱、玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡中任意一种或任意两种或三种，并在纤维表面均匀涂抹浸润剂，随后将纤维填装进入柱形腔内，然后从上往下挤压纤维，从而形成玄武岩纤维螺钉，浸润剂用于增加纤维与树脂的结合力，增强玄武岩纤维的柔韧性；
S8、成品玄武岩纤维螺钉的取出，其操作步骤为从下往上旋转玄武岩纤维螺钉，从而将螺钉旋出。
2.根据权利要求1中所述的一种制备玄武岩纤维螺钉的方法，其特征在于：所述的步骤S6在制作成型模具过程中，也可采用一个上模具和一个下模具，在上模具的底部开设半圆槽，在半圆槽内开设内螺纹A，在下模具的顶部也开设半圆槽，在该半圆槽内开始内螺纹B，内螺纹A与内螺纹B形成完整的内螺纹。
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| CN114734696B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-12-12 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种玄武岩纤维-钢复合波纹板及其制备方法 |
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