利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種利用納米水合氧化錯對亞麻纖維束表面處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，制備納米水合氧化錯的方法有很多，主要是溶膠-凝膠法、氣相法等，其中 W溶膠-凝膠法的應(yīng)用范圍最為廣泛。該方法工藝簡單、成本較低，是一種可W工業(yè)化推廣 的方法。同時值得注意的是，納米水合氧化錯顆粒能否均勻分散是制備出穩(wěn)定且致密的納 米水合氧化錯膠體材料的關(guān)鍵步驟。超聲波分散是一種有效的分散方法，應(yīng)用超聲波可W 改變膠體的結(jié)構(gòu)，并在膠體中產(chǎn)生更多更小的顆粒，含有更少的活性水分子和哲基基團(tuán)，該 對制備出穩(wěn)定的納米水合氧化錯膠體材料至關(guān)重要。
[0003] 在FRP復(fù)合材料的研發(fā)與推廣中，納米材料的應(yīng)用起到了十分重要的作用，但研 究主要集中于合成纖維的改性、處理與高性能化研究，對植物纖維的研究相對較少。麻纖 維是人類歷史上最早種植和利用的一類植物纖維經(jīng)濟(jì)作物，其廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、重工業(yè) 和建筑業(yè)等各行各業(yè)中。植物纖維可W作為增強(qiáng)纖維用于制備各種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材 料，但由于本身的力學(xué)性能較低，阻礙了其在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的使用和推廣。
[0004]如果通過一定的工藝，采用具有較高強(qiáng)度的氧氯化錯晶體制備出顆粒均勻、分散 性好、聚集體少且較致密的納米水合氧化錯膠體。同時，利用該納米水合氧化錯膠體表面改 性亞麻纖維束，能夠顯著地改善纖維束的力學(xué)性能及其與環(huán)氧樹脂的界面粘結(jié)性能，將顯 著拓寬植物纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，對促進(jìn)材料的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。基 于上述問題，本專利提出一種納米水合氧化錯膠體的制備及其對亞麻纖維束表面的改性方 法，首先制備出穩(wěn)定的納米水合氧化錯膠體，并采用該納米水合氧化錯對亞麻纖維束的表 面進(jìn)行改性，W期提高纖維的單絲拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能及其與環(huán)氧樹脂的界面粘結(jié)性能， 滿足制備高性能植物纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于上不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種利用納米水合氧化錯對亞麻纖維束表 面處理的方法。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)如下；一種利用納米水合氧化錯對亞麻纖維束表面處理的方 法，如下，首先將氧氯化錯晶體狂r0Cl2?細(xì)2〇)顆粒加入到濃度為0. 5mol/L的鹽酸中，氧氯 化錯晶體狂r0Cl2 ?細(xì)2〇)與鹽酸的質(zhì)量比為1~10 : 100,常溫攬拌30分鐘；再加入濃度 為0. 898g/ml~0. 907g/ml的氨水，調(diào)整抑=10,制備納米水合氧化錯膠體；然后將連續(xù) 亞麻纖維束通過含有納米水合氧化錯膠體的反應(yīng)槽中進(jìn)行表面接枝反應(yīng)，在超聲作用一定 時間后，通過蒸饋水超聲清洗；最后，烘干和收卷。
[0007] 本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：
[0008]1、采用如上所述的方法，連續(xù)亞麻纖維束通過含有納米水合氧化錯膠體反應(yīng)槽， 處理時間為1分鐘~10分鐘，同時受到超聲作用，超聲功率為200W~1500W，溫度為25°C~ 80 °C。
[0009] 2、采用如上所述的方法，連續(xù)亞麻纖維束通過蒸饋水超聲清洗，清洗時間為1分 鐘~10分鐘，蒸饋水溫度為25°C~80°C。
[0010] 3、采用如上所述的方法，烘干溫度為80°C~110°C，烘干時間控制在5分鐘~30 分鐘。
[0011] 4、采用如上所述的方法，表面接枝反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，如下：
[0012] 亞麻纖維+Zr0Cl2?細(xì)2〇+肥I+NH4OH-亞麻纖維/Zr〇2?址2〇(納米水合氧化錯膠 體）+琴1。
[0013] 6、采用如上所述的方法，表面接枝反應(yīng)后的連續(xù)亞麻纖維束的分子結(jié)構(gòu)，如下：
[0014]
【主權(quán)項】
1. 一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其特征在于，方法如下，首 先將氧氯化鋯晶體（ZrOCl2 ? 8H20)顆粒加入到濃度為0. 5mol/L的鹽酸中，氧氯化鋯晶體 (ZrOCl2. 8H20)與鹽酸的質(zhì)量比為1~10 : 100,常溫攪拌30分鐘；再加入濃度為0. 898g/ ml~0. 907g/ml的氨水，調(diào)整pH= 10,制備納米水合氧化鋯膠體；然后將連續(xù)亞麻纖維束 通過含有納米水合氧化鋯膠體的反應(yīng)槽中進(jìn)行表面接枝反應(yīng)，在超聲作用一定時間后，通 過蒸餾水超聲清洗；最后，烘干和收卷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：連續(xù)亞麻纖維束通過含有納米水合氧化鋯膠體反應(yīng)槽，處理時間為1分鐘~10 分鐘，同時受到超聲作用，超聲功率為200W~1500W，溫度為25°C~80°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：連續(xù)亞麻纖維束通過蒸餾水超聲清洗，清洗時間為1分鐘~10分鐘，蒸餾水溫度 為 25°C~80°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：烘干溫度為80°C~IKTC，烘干時間控制在5分鐘~30分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：表面接枝反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，如下： 亞麻纖維 +ZrOCl2 ? 8H20+HC1+NH40H- 亞麻纖維/ZrO2 ?nH20(納米水合氧化鋯膠體）+NH4Cl。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：表面接枝反應(yīng)后的連續(xù)亞麻纖維束的分子結(jié)構(gòu)，如下：
〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法， 其特征在于：表面接枝反應(yīng)后納米氧化鋯膠體與連續(xù)亞麻纖維束的質(zhì)量之比為4. 0~ 7.0 ： 100〇
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，其 特征在于：所述的亞麻纖維束為未經(jīng)漂白處理的連續(xù)亞麻纖維粗紗，介于8支~24支之間， 捻度小于等于15。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用納米水合氧化鋯對亞麻纖維束表面處理的方法，如下，首先將氧氯化鋯晶體(ZrOCl2·8H2O)顆粒加入到濃度為0.5mol/L的鹽酸中，制備納米水合氧化鋯膠體；然后將連續(xù)亞麻纖維束通過含有納米水合氧化鋯膠體的反應(yīng)槽中進(jìn)行表面接枝反應(yīng)，在超聲作用一定時間后，通過蒸餾水超聲清洗；最后，烘干和收卷。利用本發(fā)明提出的方法處理亞麻纖維，其拉伸性能及其與環(huán)氧樹脂的界面粘結(jié)性能均得到顯著提高，有利于實現(xiàn)亞麻纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的高性能化。
【IPC分類】D06M11-46, C08J5-06, D06M101-06
【公開號】CN104711850
【申請?zhí)枴緾N201510107837
【發(fā)明人】咸貴軍, 王宏光, 李惠
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月10日