[发明专利]一种纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料及其制备方法

说明书

本发明属于环境振动与噪声控制技术领域，公开了一种纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料及其制备方法，有下列组分组成：尾矿砂、N－N二甲基乙酰胺(DMAc)、丁腈橡胶(NBR)、聚氯乙烯(PVC)、玻璃纤维编织中空管。本发明实现了尾矿砂纳米研磨与橡胶及聚氯乙烯相容性巧妙结合；实现了废弃物再资源化；实现了中空纤维的阻尼峰值略有增加；可以使阻尼材料的生产成本降低。总之，本发明的纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料各方面综合性能优良，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境振动与噪声控制技术领域，尤其涉及一种纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料及其制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：新型阻尼结构材料的研究在环境振动与噪声控制领域一直是个研究热点，将橡胶类材料(如丁腈橡胶等)纺制成中空纤维阻尼材料这一新型阻尼结构材料，可有效提高其阻尼峰值(由于多孔壁面和中空气囊的附加阻尼作用，比橡胶平板膜材料的阻尼增加30％以上)，然而，进一步降低中空纤维阻尼材料的原材料成本是中空纤维阻尼材料技术市场化和大量推广应用的迫切要求和再优化追求。同时我们可发现，尾矿砂的处置与再资源化在固废处理领域也一直是困扰着人们的一个难点，若能将该难点和上述热点相结合，设法将尾矿砂适当预处理后作为原材料与橡胶及聚氯乙烯按适当比例共混，再通过适当的铸膜液配方与纺丝工艺参数优化，纺制出本发明的纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料，则可在为尾矿砂的再资源化提供一种新的有效途径的同时，获得一种新型阻尼结构材料。如何使尾矿砂与丁腈橡胶及聚氯乙烯三者共混均匀相容是本发明的关键技术难题，通常尾矿砂添加到多元溶液中时会聚集和沉淀，难与橡胶和高分子材料相容和均匀共混，本发明通过纳米研磨溶剂筛选和优化铸膜液配方及纺丝工艺参数，很好解决了该关键技术难题，可成功纺制出纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料。选用DMAc作为纳米研磨溶剂，既解决了尾矿砂用物理方法研磨成中位粒径220nm微粒的均匀分散问题，又解决了尾矿砂与橡胶及聚氯乙烯均匀共混的相容性问题且界面结合好，特别有价值的是40％的尾矿砂加入量时纺制的中空纤维的阻尼峰值不但没降低反而略有增加(阻尼损耗因子峰值从0.3增加至0.35)。尾矿砂的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。矿产资源开发利用过程中产生的尾矿砂、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣己成为我国排放量最大的工业固体废弃物,已达80多亿吨，约占总量的80％，每年排出的尾矿砂量以高达5亿吨以上的速度增长，而且尾矿砂在前期选矿工艺中是已经经历过球磨机粉碎的，粒度主要为0.05mm～0.25mm，呈细粒粉砂状，且铁尾矿砂不含重金属污染物，其成分为二氧化硅和少量铁及杂质，故本发明选铁尾矿砂作为主体原材料，将其纺制成壁面含孔隙的中空纤维阻尼材料。

综上所述，现有技术存在的问题是：尾矿砂添加到多元溶液中时会聚集和沉淀，难与橡胶和高分子材料相容和均匀共混，导致无法纺制出尾矿砂均匀分布且与聚合物结合牢固的中空纤维，甚至纺丝时铸膜液流过纺丝头被堵塞，导致铸膜液不能流出而纺不出中空纤维。

解决上述技术问题的难度和意义：原尾矿砂粒径相对较大(90μm)，添加到多元溶液中时会聚集和沉淀，且难与橡胶和高分子材料相容和均匀共混继而不能纺制出尾矿砂均匀分布且与聚合物结合牢固的中空纤维，纺丝头易被堵塞。本发明通过纳米研磨溶剂筛选和优化铸膜液配方及纺丝工艺参数，很好解决了该关键技术难题，可成功纺制出纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料，且可节省40％的聚合物原材料成本。同时，也解决了尾矿砂的处置与再资源化在固废处理领域一直是困扰着人们的一个难点，找到了尾矿砂再资源化的新途径，即尾矿砂阻尼资源化新途径，提升了该废弃资源的利用价值(获得了新型阻尼材料)，减少了对生态的损害。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纳米尾矿砂中空纤维阻尼材料及其制备方法。