CN114351466A - 一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法，包括如下步骤：S1：将玄武岩纤维编织成网状结构的半成品，S2：制备耐碱浸渍剂，S3：将半成品浸润在耐碱浸渍剂中，得到耐碱型玄武岩纤维格栅，其中耐碱浸渍剂包括如下重量分数的组分：环氧树脂80‑120份、活化稀释剂3‑5份、耐碱聚合物15‑30份、阳离子表面活性剂2‑8份、阴离子表面活性剂2‑5份。在本发明中，先对玄武岩纤维进行编制，形成玄武岩土工格栅的半成品，然后通过将半成品的玄武岩土工格栅浸润在耐碱浸渍剂中，使玄武岩土工格栅表面形成一层耐碱保护层，同时保证了玄武岩纤维本身的力学性能不变，还具有良好的耐碱性能，同时无需复杂的生产条件就可以进行生产。
Description
技术领域
本发明涉及土工格栅技术领域，具体涉及一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法。
背景技术
玄武岩土工格栅是选用玄武岩纤维，利用经编机编织成基材，采用经编定向结构，充分利用织物中的纱线，使其具有良好的抗拉强度，高撕裂强度和耐蠕变性能的平面网格状材料。但是随着建筑行业的发展，建筑环境有了很大的变化，因此具有耐碱耐酸性的土工格栅越来越受到人们的欢迎。
中国发明专利201910315671X提供了一种耐碱高强度玄武岩纤维制备方法：在玄武岩纤维矿石中加入锆石英混合均匀后作为生产玄武岩纤维原料，玄武岩粉碎料的治疗：锆石英的质量＝(75-95)：(5-25)然后在优化工艺步骤与工艺参数生产出成品的玄武岩纤维，其与普通的玄武岩纤维相比，耐碱性能提高10％以上，但是该方法得到的玄武岩纤维脆性大，无法作为玄武岩土工格栅的原材料, 为玄武岩土工格栅提供好抗拉性能。
中国发明专利20211107661024提供了一种耐碱性玄武岩纤维浸润剂及其制备方法，通过制备耐碱型的浸润剂，将玄武岩纤为浸润在浸润剂中，使ZrO2在玄武岩纤维表面富集，使玄武岩纤维具有耐碱性，但是这容易造成在使用耐碱型玄武岩纤维制作玄武岩土工格栅时，需要对玄武岩纤维进行富集在玄武岩纤维表面的ZrO2涂层容易脱落，使生产完成的玄武岩土工格栅丧失耐碱性。
上述制作方式，均是先通过对玄武岩纤维本身进行耐碱性处理，然后在进行格栅加工，这样不仅对对玄武岩纤维自身的强度变低，同时在加工过程中容易对改良后的玄武岩纤维表面破坏，使玄武岩丧失耐碱性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法，先将玄武岩纤维编制成网状结构的半成品，然后通过制备浸渍剂，使浸渍剂在土工格栅表面形成一层耐碱性涂层，使生产后的玄武岩土工格栅具有良好的耐碱性和抗拉性能。
本发明的技术方案如下：
一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1：将玄武岩纤维编织成网状结构的半成品；
S2：制备耐碱浸渍剂；
S3：将半成品浸润在耐碱浸渍剂中，得到耐碱型玄武岩纤维格栅；
所述耐碱浸渍剂包括如下重量份数的组分：
环氧树脂80-120份、活化稀释剂3-5份、耐碱聚合物15-30份、阳离子表面活性剂2-8份、阴离子表面活性剂2-5份。
所述活化稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和蓖麻油多缩水甘油醚中的一种；
优选的的，所述活化稀释剂选择蓖麻油多缩水甘油醚，其具有良好的耐水性，
所述耐碱聚合物其组分按照重量份数计包括耐碱乳液5-10份、偶联剂 0.2-1.2份和PH调节剂。
所述耐碱乳液包括ZrO2乳液和Al2O3乳液中的一种。
所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铬络合物偶联剂和钛酸酯偶联剂；
优选的，在本发明中选用硅烷偶联剂作为偶联剂。
进一步的，所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560和KH570中的一种，通过偶联剂可以增强耐碱乳液与环氧树脂之间的连接性，所述偶联剂一端能能够以化学键的形式与乳液中的成分表面结合，另一端可溶解扩散在界面区域中的竖直中，偶联剂在其中与大分子键纠缠型成IPN等化学键，同时在偶联剂中含有较长的柔软键端，形成柔性的有利于应力松弛的界面层，形成的界面层能够吸收和分散冲击能量，使耐碱浸渍剂固化后具有良好的冲击强度和韧性。
所述PH调节剂包括碱类调节剂或酸类调节剂中的一种；
具体的，所述PH调节剂包括碱类调节剂：氨水、碳酸钠和氢氧化钠，酸类调节剂：醋酸、磷酸和磷酸盐缓冲液中的一种，用来调节整个耐碱浸渍剂的酸碱环境，保证耐碱浸渍剂整个体系的酸碱稳定。
所述阳离子表面活化剂包括十六烷基三甲基季铵溴化物、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物和季铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂中的一种。
所述阴离子表面活化剂为合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α-萘磺酸钠按重量比4：5：8复配而成。
所述步骤S2中所述耐碱浸渍剂的制备方法包括：
S21：在所述耐碱乳液中加入偶联剂和PH调节剂，超声分散10-25min,制成液体一；
S22：将阳离子表面活化剂和煤油按照重量比1:2-3的比例混合均匀，然后加热至55-65℃，得到液体二；
S23：将阴离子表面活化剂和中性去离子水按照重量比为1:2-3的比例混合均匀，得到液体三；
S24：将环氧树脂进行水浴加热，加入活化稀释剂，进行超声分散25-40min，在分散过程中将液体一、液体二和液体三加入，超声分散后得到耐碱浸渍剂。
所述水浴加热的温度为35-45℃，所述水浴加热时间为15min。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法，
(1)通过该制备方法制备的玄武岩土工格栅具有良好的耐碱性，同时还可以保证玄武岩纤维本身的抗拉强度、高撕裂强度不会受到影响，可以广泛用于各种强碱环境中。
(2)在现有技术，大多数通过对玄武岩纤维本身进行耐碱性处理，然后在进行格栅加工，这样不仅对对玄武岩纤维自身的强度变低，同时在加工过程中容易对改良后的玄武岩纤维表面破坏，使玄武岩丧失耐碱性，通过本发明，先对玄武岩纤维进行编制，得到结构和性能良好的玄武岩格栅半成品，然后在对玄武岩纤维半成品表面进行处理，使玄武岩土工格栅具有良好的耐碱性。
(3)在本发明中，无需复杂的加工条件，只是简单对编制完成的半成品进行在耐碱浸渍剂中进行浸润，使其在玄武岩格栅表面形成一层保护涂层，使成品后的玄武岩土工格栅即可具有良好的耐碱性能。
(4)在本发明中，通过将编制好的玄武岩土工格栅的半成品浸润在耐碱浸渍剂中，浸渍剂中的环氧树脂会将在加工过程中产生的表面缺陷进行填补，进一步增强玄武岩纤维的耐碱性能。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明中提及的方位“前后”、“左右”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。
本发明提供了一种耐碱型耐碱型高强度玄武岩土工格栅及其制备方法，通过本发明能够制备出具有良好耐碱性能的玄武岩土工格栅，同时，不会破坏玄武岩纤维本身的抗拉性能，使玄武岩本身的性能不会降低，其步骤如下：
S1：将玄武岩纤维编织成网状结构的半成品；
S2：制备耐碱浸渍剂；
S3：将半成品浸润在耐碱浸渍剂中，得到耐碱型玄武岩纤维格栅；
其中，在步骤S2中，所述耐碱浸渍剂的制备步骤如下：
S21：在所述耐碱乳液中加入偶联剂和PH调节剂，超声分散10-25min,制成液体一；
S22：将阳离子表面活化剂和煤油按照重量比1:2-3的比例混合均匀，然后加热至55-65℃，得到液体二；
S23：将阴离子表面活化剂和中性去离子水按照重量比为1:2-3的比例混合均匀，得到液体三；
S24：将环氧树脂进行水浴加热，加入活化稀释剂，进行超声分散25-40min，在分散过程中将液体一、液体二和液体三加入，超声分散后得到耐碱浸渍剂。
其中，耐碱乳液包括ZrO2乳液、Al2O3乳液中的一种，其可以在通过编织机编织出的玄武岩格栅表面富集一层耐碱保护层。可以起到保护编制好的玄武岩纤维土工格栅不会受到碱性环境影响，出现侵蚀。
其中，在本发明中，偶联剂选择硅烷偶联剂，优选地，硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的至少一种，通过硅烷偶联剂可以增强耐碱乳液与本发明中的环氧树脂之间的连接性，可以更好的保证乳液中的成分在玄武岩纤维表面富集，可以更容易形成一层保护层，实现玄武岩土工格栅的耐碱性能。
其中，所述PH调节剂包括酸类调节剂或酸类调节剂中的一种，用来实现整个耐碱浸渍剂的酸碱稳定。
在本发明中采用环氧树脂，因为环氧树脂含有环氧基以及羟基两种活泼基团，能与多元胺、聚酰胺树脂、酚醛树脂、氨基树脂配合，同时由于环氧树脂的加工条件低，既可以常温干燥，又可以高温烘烤，适合不同的加工要求，在碱性环境中，玄武岩纤维的碱蚀大多数是以基体溶解反应为主，碱性环境中的氢氧离子会破坏玄武岩纤维中的硅氧四面体和铝氧四面体骨架，玄武岩纤维表面出现腐蚀层，使玄武岩的有效直径减少，环境中的氢氧根离子对玄武岩纤维的碱蚀是从玄武岩纤维在加工中出现表面裂缝开始的，通过使用环氧树脂。可以对在玄武岩纤维编制过程中产生的微小表面缺陷(如表面刮痕、空洞)起到填充作用，阻止氢氧根离子对玄武岩格栅的碱蚀。
其中，所述活化稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和蓖麻油多缩水甘油醚中的任意一种，通过活性稀释剂参加环氧树脂的固化反应，不仅对环氧树脂固化后的性能无影响，反而还会对环氧树脂起到一定增韧作用。
在环氧树脂中掺入耐碱聚合物，在偶联剂的作用下，耐碱聚合物中的亲水表面与偶联剂中的烷氧基团发生化学结合，同时偶联剂的其他基团与环氧树脂发生化学及物理的结合，从而将环氧树脂与耐碱聚合物连接在一起，活化稀释剂、偶联剂、阳离子表面活化剂和阴离子表面活化剂的加入还能使整个复合体系的流动性增强，降低复合体系的黏度，这样不仅提高了耐碱乳液在环氧树脂之间的分散能力，同时流动性的增强也有利于后面对玄武岩纤维土工格栅的加工，
实施例1
使用玄武岩纤维作为土工格栅基材，通过编织机，编织成网状结构的半成品，编织材料采用经纬定向编制方式，编制成宽6米、长100米的网状；
制备耐碱浸渍剂；
向5份的ZrO2乳液中加入0.2份的硅烷偶联剂KH550，超声分散10min,加入 PH调节剂，调节溶液PH值，制成液体一；
将季铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂和溶剂煤油按照重量比1:2的比例混合均匀，然后加热至55℃，得到液体二；
将复配好的阴离子表面活化剂和溶质中性去离子水按照重量比为1:2的比例混合均匀，得到液体三；
其中，在本实施例中，阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α-萘磺酸钠按重量比2：2：8复配而成
将80份的环氧树脂进行水浴加热，水浴加热温度为35℃，水浴加热时间为 25min,加入3份的活化稀释剂蓖麻油多缩水甘油醚，进行超声分散，在超声分散过程中将15份液体一、2份液体二和2份液体三加入，超声分散后25min得到耐碱浸渍剂。
将半成品依次从耐碱浸渍剂中通过,浸润5min，使半成品表面与耐碱浸渍剂结合，在半成品表面形成一层保护层，在100℃的环境中干燥，干燥时间5min 环氧树脂在半成品表面固化，得到耐碱型玄武岩纤维格栅。
实施例2
向10份的ZrO2乳液中加入1.2份的硅烷偶联剂KH550，超声分散10min,加入PH调节剂，调节溶液PH值，制成液体一；
将铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂和溶剂煤油按照重量比1:3的比例混合均匀，然后加热至55℃，得到液体二；
将复配好的阴离子表面活化剂和溶质中性去离子水按照重量比为1:3的比例混合均匀，得到液体三；
其中，在本实施例中，阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α -萘磺酸钠按重量比4：3：8复配而成
将120份的环氧树脂进行水浴加热，水浴加热温度为45℃，水浴加热时间为40min,加入5份的活化稀释剂蓖麻油多缩水甘油醚，进行超声分散，在超声分散过程中将30份液体一、8份液体二和5份液体三加入，超声分散后25min，得到耐碱浸渍剂。
其他方面与实施例1相同，在此就不一一赘述。
实施例3
向5份的Al2O3乳液中加入0.2份的硅烷偶联剂KH550，超声分散10min,加入PH调节剂，调节溶液PH值，制成液体一；
将的铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂和溶剂煤油按照重量比1:2的比例混合均匀，然后加热至55℃，得到液体二；
将复配好的阴离子表面活化剂和溶质中性去离子水按照重量比为1:2的比例混合均匀，得到液体三；
其中，在本实施例中，阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α -萘磺酸钠按重量比2：2：8复配而成；
将80份的环氧树脂进行水浴加热，水浴加热温度为35℃，水浴加热时间为 25min,加入3份的蓖麻油多缩水甘油醚，进行超声分散，在超声分散过程中将 15份液体一、2份液体二和2份液体三加入，超声分散后25min得到耐碱浸渍剂。
其他方面与实施例1相同，在此就不一一赘述。
实施例4
向5份的ZrO2乳液中加入0.2份的硅烷偶联剂KH560，超声分散10min,加入PH调节剂，调节溶液PH值，制成液体一；
将季铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂和溶剂煤油按照重量比1:2的比例混合均匀，然后加热至55℃，得到液体二；
将复配好的阴离子表面活化剂和溶质中性去离子水按照重量比为1:2的比例混合均匀，得到液体三；
其中，在本实施例中，阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α -萘磺酸钠按重量比2：2：8复配而成；
将80份的环氧树脂进行水浴加热，水浴加热温度为35℃，水浴加热时间为 25min,加入3份的活化稀释剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，进行超声分散，在超声分散过程中将15份液体一、2份液体二和2份液体三加入，超声分散后25min 得到耐碱浸渍剂。
其他方面与实施例1相同，在此就不一一赘述。
实施例5
向5份的ZrO2乳液中加入0.2份的硅烷偶联剂KH570，超声分散10min,加入 PH调节剂，调节溶液PH值，制成液体一；
将季铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂和溶剂煤油按照重量比1:2的比例混合均匀，然后加热至55℃，得到液体二；
将复配好的阴离子表面活化剂和溶质中性去离子水按照重量比为1:2的比例混合均匀，得到液体三；
其中，在本实施例中，阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α -萘磺酸钠按重量比1：1：8复配而成；
将80份的环氧树脂进行水浴加热，水浴加热温度为35℃，水浴加热时间为 25min,加入3份的活化稀释剂亚烷基缩水甘油醚，进行超声分散，在超声分散过程中将15份液体一、2份液体二和2份液体三加入，超声分散后25min得到耐碱浸渍剂。
其他方面与实施例1相同，在此就不一一赘述。
通过耐碱性试验，耐碱性实验从参考JC561.2-2006中的加速腐蚀实验方法进行，将实施例1-5和普通玄武岩格栅(对照组)浸泡在50g/L的NaOH溶液中，进行密封，温度设定为80摄氏度，腐蚀时间24h，腐蚀浸泡后，用中性去离子水浸泡5min，将NaOH溶液洗去，并使用流动的中性去离子水冲洗5min，冲掉表面附着的腐蚀溶液，将样品放入60摄氏度的真空干燥箱中干燥，干燥后取出在室温下存放24小时后进行性能表征，得到的实验数据如下：
由实验数据可得，本发明相比于现有技术中的玄武岩土工格栅就有良好的耐碱性能，可以在复杂的碱性环境中使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法,其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1：将玄武岩纤维编织成网状结构的半成品；
S2：制备耐碱浸渍剂，所述耐碱浸渍剂包括如下重量分数的组分：环氧树脂80-120份、活化稀释剂3-5份、耐碱聚合物15-30份、阳离子表面活性剂2-8份、阴离子表面活性剂2-5份；
S3：将半成品浸润在耐碱浸渍剂中，得到耐碱型玄武岩纤维格栅。
2.根据权利要求1所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述耐碱聚合物其组分按照质量百分数计包括耐碱乳液5-10份、偶联剂0.2-1.2份和PH调节剂。
3.根据权利要求1所述的一种耐碱型高强度玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述活化稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和蓖麻油多缩水甘油醚中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述耐碱乳液包括ZrO2乳液和Al2O3乳液中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述偶联剂包括KH550、KH560和KH570中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述PH调节剂包括碱类调节剂、酸类调节剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活化剂包括十六烷基三甲基季铵溴化物、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物和季铵盐型阳离子咪唑啉表面活性剂中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活化剂由合成脂肪酸皂、烷基磺酸盐和α-萘磺酸钠按重量比(1-4)：(1-3)：8复配而成。
9.根据权利要求1-8所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中所述耐碱浸渍剂的制备方法包括：
S21：在所述耐碱乳液中加入偶联剂和PH调节剂，超声分散10-25min,制成液体一；
S22：将阳离子表面活化剂和煤油按照重量比1:2-3的比例混合均匀，然后加热至55-65℃，得到液体二；
S23：将阴离子表面活化剂和中性去离子水按照重量比为1:2-3的比例混合均匀，得到液体三；
S24：将环氧树脂进行水浴加热，加入活化稀释剂，进行超声分散25-40min，在分散过程中将液体一、液体二和液体三加入，超声分散后得到耐碱浸渍剂。
10.一种耐碱型高强玄武岩土工格栅，其特征在于，通过权利要求9所述的一种耐碱型高强玄武岩土工格栅的制备方法制备所得。
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| KR20060078120A (ko) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | 주식회사 알인텍 | 내알칼리성 유리섬유 망 및 이의 제조방법 |
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