CN109706548A - 复合玄武岩纤维材料及其制作方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合玄武岩纤维材料及其制作方法与应用，本发明在玄武岩纤维高温熔融为高温玄武岩溶液之后，加入一定比例和规格的纳米氧化锌；对复合玄武岩纤维原丝进行表面改性处理，增加了玄武岩纤维所不具有的抗菌、抑菌功能，将其材料用于水质净化时，可以对水中的菌类特别是大肠杆菌起到一定的抗菌、抑菌功能；将其用于过滤有害无机物时能够起到过滤净化抑菌的功能；复合玄武岩纤维材料制作工艺及流程简单，成本较低，有利于复合玄武岩纤维的广泛推广使用。
Description
技术领域
本发明属于玄武岩纤维领域，具体涉及一种复合玄武岩纤维材料及其制作方法与应用。
背景技术
玄武岩纤维是一种新型无极环保绿色高性能纤维材料，我国已经把碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维；玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。
玄武岩纤维在基于微生物或无机物载体固定化的作用下，可以起到过滤净化的作用，已经作为水质净化用和有害无机物过滤抑菌载体新材料，但微生物载体生长需要在有营养的地方生长，在使用过程中，不可避免的产生其他有害微生物，在水质净化领域和有害无机物过滤抑菌领域使用过程中存在隐患，且微生物载体的制作难度较大，成本较高，不利于微生物载体玄武岩纤维的推广使用，如何根据玄武岩纤维本身具有的特性，最低成本的将其广泛应用在水质净化领域和有害无机物过滤抑菌领域中，是玄武岩纤维材料的研究方向。
发明内容
针对上述如何根据玄武岩纤维本身具有的特性，最低成本的将其广泛应用在水质净化领域和有害无机物过滤抑菌领域中的技术问题，本发明提供了一种复合玄武岩纤维材料及其制作方法与应用。
本发明采用了如下的技术方案。
一种复合玄武岩纤维材料的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
（1）将玄武岩进行粉碎，在1450℃～1500℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
优选的，所述步骤2中，纳米氧化锌与高温玄武岩溶液的体积比例为0.5%～2%。
优选的，所述步骤2中，纳米氧化锌的粒径介于40～100nm之间。
优选的，所述步骤4中，表面改性处理采用沉淀反应包覆方法将白炭黑包覆在符合玄武岩纤维原丝的表面。
一种复合玄武岩纤维材料，所述复合玄武岩纤维材料是通过上述的制作方法制作而成的。
一种过滤抑菌口罩，所述过滤抑菌口罩包括口罩主体和口罩滤芯，口罩滤芯设置在口罩主体中；口罩滤芯由复合玄武岩纤维材料经纬交错编织而成。
一种饮用水净化滤芯，所述滤芯包括进水腔和出水腔，进水腔上设置有进水口，出水腔上设置有出水口，进水腔和出水腔之间设置有净化滤芯，净化滤芯上端为紧固件，下端为净化层，净化层由PP棉滤层、活性炭滤层和玄武岩纤维滤层组成；玄武岩纤维滤层由复合玄武岩纤维材料经纬交错编织而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明在玄武岩纤维高温熔融为高温玄武岩溶液之后，加入一定比例和规格的纳米氧化锌，纳米氧化锌具有优越的抗菌、抑菌性能，增加了玄武岩纤维所不具有的抗菌、抑菌功能，将其材料用于水质净化时，可以对水中的菌类特别是大肠杆菌起到一定的抗菌、抑菌功能。
2、对复合玄武岩纤维原丝进行表面改性处理，在复合玄武岩纤维原丝包覆白炭黑，白炭黑具有无毒，无味、无嗅，不溶于水，是一种良好的抗菌材料，增加了复合玄武岩纤维原丝在水中的抗菌功能。
3、制作流程简单，成本较低，有利于复合玄武岩纤维在水质净化领域和有害无机物过滤抑菌领域的广泛推广使用。
附图说明
图1是本发明的过滤抑菌口罩结构示意图。
图2是本发明的饮用水净化滤芯结构示意图。
图3是本发明净化滤芯局部示意图。
图中，1是口罩主体，2是口罩滤芯，3是出水腔，4是进水腔，5是进水口，6是出水口，7是紧固件，8是净化层，81是PP棉滤层，82是活性炭滤层，83是玄武岩纤维滤层。
具体实施方式
为了更好的实现本发明，结合下面具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的描述。
实施例1
（1）将玄武岩进行粉碎，在1450℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入体积比例为0.5%、粒径为40nm的纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝在白炭黑的环境下采用沉淀反应包覆方法进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
如图1所示，将通过上述方法制作而成的复合玄武岩纤维材料经纬交错编织成玄武岩纤维布，将玄武岩纤维布裁切成大小合适的口罩滤芯1，将口罩滤芯1放置在口罩主体1中，用于过滤对人体有害的无机物。
实施例2
（1）将玄武岩进行粉碎，在1475℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入体积比例为1%、粒径为60nm的纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝在白炭黑的环境下采用沉淀反应包覆方法进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
如图2所示，将通过上述方法制作而成的复合玄武岩纤维材料经纬交错编织成玄武岩纤维滤层83，将PP棉滤层81、活性炭滤层82和玄武岩纤维滤层83从中心向两侧依次复合，组成净化层8，在净化层8的上端设置用于固定连接出水腔3的紧固件7，紧固件7上设置有外螺纹，与之匹配的出水腔3口设置有内螺纹，外螺纹与内螺纹紧密结合，使进水腔4固定在出水腔3上；净化层8所包围的区域即为进水腔4，原水从进水口5进入进水腔4，原水在水压压差的作用下渗透到出水腔3，PP棉滤层81、活性炭滤层82和玄武岩纤维滤层83依次对原水进行初级处理、吸附作用和杀菌、抗菌处理，原水继续在压差的作用下从出水口6排出，保证原水的健康品质。
实施例3
（1）将玄武岩进行粉碎，在1500℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入体积比例为1.5%、粒径为80nm的纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝在白炭黑的环境下采用沉淀反应包覆方法进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
实施例4
（1）将玄武岩进行粉碎，在1500℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入体积比例为2%、粒径为100nm的纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝在白炭黑的环境下采用沉淀反应包覆方法进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
其他技术参照现有技术。
以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种复合玄武岩纤维材料的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：
（1）将玄武岩进行粉碎，在1450℃～1500℃高温下加热熔融，形成高温玄武岩溶液；
（2）在高温玄武岩溶液中加入纳米氧化锌，形成高温混合玄武岩溶液；
（3）将高温混合玄武岩溶液进行高速拉丝，形成复合玄武岩纤维原丝；
（4）将复合玄武岩纤维原丝进行表面改性处理；
（5）将经过表面改性后的复合玄武岩纤维原丝捻纺成复合玄武岩纤维材料。
2.根据权利要求1所述的复合玄武岩纤维材料的制作方法，其特征在于：所述步骤2中，纳米氧化锌与高温玄武岩溶液的体积比例为0.5%～2%。
3.根据权利要求1所述的复合玄武岩纤维材料的制作方法，其特征在于：所述步骤2中，纳米氧化锌的粒径介于40～100nm之间。
4.根据权利要求1所述的复合玄武岩纤维材料的制作方法，其特征在于：所述步骤4中，表面改性处理采用沉淀反应包覆方法将白炭黑包覆在符合玄武岩纤维原丝的表面。
5.一种复合玄武岩纤维材料，其特征在于：所述复合玄武岩纤维材料是通过权利要求1～4任一所述的制作方法制作而成的。
6.一种通过权利要求5制作的过滤抑菌口罩，其特征在于：所述过滤抑菌口罩包括口罩主体和口罩滤芯，口罩滤芯设置在口罩主体中；口罩滤芯由复合玄武岩纤维材料经纬交错编织而成。
7.一种通过权利要求5制作的饮用水净化滤芯，其特征在于：所述滤芯包括进水腔和出水腔，进水腔上设置有进水口，出水腔上设置有出水口，进水腔和出水腔之间设置有净化滤芯，净化滤芯上端为紧固件，下端为净化层，净化层由PP棉滤层、活性炭滤层和玄武岩纤维滤层组成；玄武岩纤维滤层由复合玄武岩纤维材料经纬交错编织而成。
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