本技术涉及复合材料制备，具体而言，涉及一种改性玄武岩纤维及其制备方法。
背景技术：
1、玄武岩纤维具有生产无污染、力学性能优异、使用温度范围广、化学稳定性好、耐辐射、抗紫外等优点，属于新型的无机绿色高性能纤维材料。
2、但玄武岩纤维表面光滑，呈化学惰性，与基体的相互作用弱、界面相结合强度低，限制了玄武岩纤维在高端市场的应用，因此需要对纤维进行表面改性。
3、鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本技术提供了一种改性玄武岩纤维及其制备方法，能够增加纤维的比表面积，可有效提高玄武岩纤维与基体的界面结合力。
2、本技术的实施例是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供一种改性玄武岩纤维制备方法，包括：
4、(1)将羧基化纳米纤维分散在溶剂a中，加入酰化剂进行第一混合反应，然后加入硅烷偶联剂进行第二混合反应，得到改性纳米纤维；
5、(2)将所述改性纳米纤维分散在溶剂c中，调节ph至酸性，加入玄武岩纤维进行水解反应，得到中间改性纤维反应液；
6、(3)采用化学接枝或自水解的方式在所述中间改性纤维反应液中的中间改性纤维上修饰出纳米颗粒，得到改性玄武岩纤维。
7、在可选的实施方式中，在步骤(1)中，满足以下条件中的至少一个：
8、所述溶剂a为n'n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种；
9、所述酰化剂为n'n-羰基二咪唑或二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶的混合物；
10、所述羧基化纳米纤维为真空干燥后的羧基化碳纳米管或羧基化纤维素纳米纤维，羧基含量在1～10％；
11、所述羧基化纳米纤维的直径为20～200nm，长度为1～100μm；
12、纳米纤维：溶剂a：酰化剂：3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为100：50000：(1～50)：500；
13、所述羧基化纳米纤维在超声条件下分散在所述溶剂a中，超声功率为240w，时间为1h；
14、所述第一混合反应和所述第二混合反应均在保持通入干燥的惰性保护气体的环境下进行；
15、所述第一混合反应在搅拌条件下进行，温度为25～100℃，时间为0.5～8h；
16、所述第二混合反应在搅拌条件下进行，温度为60～120℃，时间为2～10h；
17、所述第二混合反应结束后用乙酸乙酯清洗去除溶剂及未反应的有机物，然后在40～60℃下真空干燥24h，得到所述改性纳米纤维。
18、在可选的实施方式中，在步骤(2)中，满足以下条件中的至少一个：
19、所述溶剂c为95％乙醇水溶液或95％丙酮水溶液；
20、所述改性纳米纤维与所述溶剂c的用量比为1：(100～10000)；
21、所述玄武岩纤维的用量为10g；
22、所述改性纳米纤维在超声条件下分散在所述溶剂c中，超声功率为240w，时间为1h；
23、用冰醋酸调节ph至4～5；
24、所述玄武岩纤维经丙酮超声清洗3h后加入以进行所述水解反应；
25、所述水解反应在搅拌条件下进行，温度为常温，搅拌时间15min～3h。
26、在可选的实施方式中，在步骤(3)中，将所述纳米颗粒采用化学接枝方式修饰在所述中间改性纤维上的方法包括：
27、将纳米颗粒分散在溶剂c中，加入交联剂，调节ph至酸性，得到纳米颗粒改性溶液；
28、将所述纳米颗粒改性溶液加入所述中间改性纤维反应液中进行第三混合反应，反应结束后取出纤维，经风干、交联反应、清洗和干燥后所述改性玄武岩纤维。
29、在可选的实施方式中，满足以下条件中的至少一个：
30、所述溶剂c为95％乙醇水溶液或95％丙酮水溶液；
31、所述交联剂为聚乙烯醇或硅烷偶联剂；
32、所述纳米颗粒为纳米二氧化硅或纤维素纳米晶，直径为5～50nm；
33、所述纳米颗粒：所述改性纳米纤维：所述溶剂c：所述交联剂的用量比为1：(1～10)：(10～1000)：(0.1～10)；
34、所述纳米颗粒改性溶液与所述中间改性纤维反应液的用量比为1:4；
35、用冰醋酸或盐酸调节ph至酸性；
36、所述纳米颗粒在超声条件下分散在所述溶剂c中，超声功率为240w，时间为1h；
37、所述第三混合反应在搅拌条件下进行，温度为25～80℃，时间为1～8h。
38、在可选的实施方式中，在步骤(3)中，将所述纳米颗粒采用自水解方式修饰在所述中间改性纤维上的方法包括：
39、(3.1)将所述中间改性纤维反应液调节ph至酸性，加入正硅酸乙酯进行第四混合反应，反应结束后取出纤维，经风干、交联反应、清洗和干燥后所述改性玄武岩纤维；
40、或，
41、(3.2)将纤维素粉溶于去离子水中，加入浓盐酸，得到纤维素纳米晶前驱体溶液，然后将所述纤维素纳米晶前驱体溶液加入到所述中间改性纤维反应液中进行第五混合反应，反应结束后取出纤维，经风干、交联反应、清洗和干燥后所述改性玄武岩纤维。
42、在可选的实施方式中，在步骤(3.1)中，满足以下条件中的至少一个：
43、用盐酸将所述中间改性纤维反应液调节ph至3～4；
44、所述正硅酸乙酯在1h内滴加完成；
45、所述正硅酸乙酯与步骤(2)中所用溶剂c的用量比为1：(50～5000)
46、所述第四混合反应在搅拌条件下进行，温度为50℃，时间为5h。
47、在可选的实施方式中，在步骤(3.2)中，满足以下条件中的至少一个：
48、所述纤维素粉的粒径为100μm；
49、所述纤维素粉：去离子水：浓盐酸的用量比为1：(10～1000)：(4～400)
50、所述第五混合反应在搅拌条件下进行，温度为80℃，时间为8h。
51、在可选的实施方式中，满足以下条件中的至少一个：
52、所述风干为自然风干；
53、所述交联反应在110℃的烘箱中进行，时间为1h；
54、交联反应后用溶剂c清洗3次；
55、清洗后在80℃环境下干燥12h；
56、所述纳米颗粒为纳米二氧化硅或纤维素纳米晶。
57、第二方面，本发明提供一种改性玄武岩纤维，使用前述实施方式任一项所述的改性玄武岩纤维制备方法制得。
58、与现有技术相比，本技术的有益效果包括：
59、本技术先利用羧基化纳米纤维与硅烷偶联剂进行进行酰基化反应，通过酰胺键将硅烷偶联剂接枝到纳米纤维上，然后利用硅烷键的缓慢水解，逐步将纳米纤维接枝到玄武岩纤维表面，实现羧基化纳米纤维在玄武岩纤维表面的有序组装，还可以通过si-o-si键获得更优异的化学键连接(图1)，然后利用化学接枝或自水解的方式将纳米颗粒修饰在经过纳米纤维接枝后的玄武岩纤维表面上，以在玄武岩纤维表面构造出类似壁虎脚掌的微纳米多级次结构(附图2)，能够有效增大玄武岩纤维本体的表面粗糙度与表面能，在制备纤维增强复合材料时，有利于形成纤维与树脂间良好的浸润性和机械嵌接或啮合力，增加界面层密度和梯度，提高界面层应力传递效率，从而达到改善复合材料界面性能的目的。
1.一种改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求4或6所述的改性玄武岩纤维制备方法，其特征在于，
10.一种改性玄武岩纤维，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的改性玄武岩纤维制备方法制得。
