酸处理对纤维表面偶联剂吸附量的影响
李伟娜申士杰张莉（北京林业大学材料与技术学院，北京100083）
文摘对玄武岩纤维表面进行酸刻蚀处理并漫泡铝锆偶联剂溶液，探讨酸浓度、酸处理时间和偶联剂浓度对玄式岩纤维表面偶联剂吸附量的影响。通过FTIR和XPS分别定性和定量地分析纤维表面官能团及C、 O、Si、Zr元素的变化来表征纤维表面偶联剂的吸附量。结果表明：三因素对纤维表面偶联剂吸附量的影响程度由大到小依次为酸浓度、偶联剂浓度和酸处理时间。随着酸浓度升高，纤维表面偶联剂吸附量呈现出先减小后增大的趋势；酸处理时间延长和偶联浓度增大，纤维表面偶联剂的吸附量呈现逐渐增大的趋势。当酸浓度为3mol/L、处理1.5h、偶联剂浓度为3wt%时，偶联剂在玄武岩纤维表面的吸附量最大。
关键词酸处理，玄武岩纤维，铝结偶联剂
Effect on Coupling AgentAdsorption ofBasaltFiberWithAcidTreatment
LiWeina
Shen Shijie
Zhang Li
(College of Material Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing100083)
AbstractWe studied the effect of acid etching on basalt fiber surface. We designed three factors (concentra tion of hydrochloric acid, etching time of hydrochloric acid and concentration of coupling agent) to finish this work. The chemical changes (function groups and chemical elements containing C, O,Si,Zr)on basalt fibers were analysised by FTIR and XPS. It is concluded that concentration of hydrochloric acid affected the coupling agent adsorption more than etching time and coupling agent concentration. With the increasement of hydrochloric acid concentration, the ad-sorption quantity on fiber surface increased first and decreased then. And we also found that zircon aluminates cou pling agent absorption increased with the hydrochloric acid treatment time and coupling agent concentration. When hy-drochloric acid treatment time is 1.5 h and zircon aluminates coupling agents concentration was 3wt% , the values of Zx/Si reached the maximum respectively
Key wordsAcid etching,Basalt fiber,Zircon aluminates coupling agents
0引言
玄武岩纤维（BF）是一种新型的无机纤维，是用火山爆发形成的一种玻璃态的玄武岩矿石，经高温熔融后高速拉制而成的纤维")，主要成分是SiO,、Al， O,、FeO、Fe,O3。由于它优越的物理、力学性能和抗化学腐蚀性，具有将玻璃纤维甚至昂贵的碳纤维取代的潜力，并有新的应用市场(2)。但与其他高性能纤维相似，BF表面呈化学情性，与树脂间的界面粘结效果不理想，极大地影响了材料优异性能的发挥，因此
收稿目期：20120928
对BF表面进行改性处理以改善复合材料的界面性能是必要的(3-5)。
酸碱刻蚀处理纤维表面是一种常见方法。以玻璃纤维（GF）为例，由于GF是由SiO,、A1,O，、CaO、 MgO、B,O，、Na,O及其他氧化物混合而成的，酸碱溶液可以与其中的氧化物发生反应，使纤维表面产生沟槽或者凹陷。对纤维的酸刻蚀表面处理不但可以增加高分子与纤维表面反应的比表面积，而且当纤维与偶联剂或者树脂基体进行复合时，高分子链段更容易
基金项目：国家"十二五"863课题，"国产碳纤维复合材料压挤成型及其应用技术研究（2012AA03A204-01）
作者简介：李伟娜，1987年出生，硕士研究生，主要从事纤维增强树脂复合材料的研究。E-mail；liweina0123@163.com 通讯作者：申士杰，1957年出生，教授，主要从事术材/玄武岩连续纤维复合材料制造技术的研究。E-mail：shijies@263.ne
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2013年第2期万方数据
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