[发明专利]一种玄武岩纤维颗粒的制备方法及装置

说明书

本发明提供一种玄武岩纤维颗粒的制备方法及装置，该装置包括刀具和安装所述刀具的安装座，所述刀具和安装座之间活动连接。本发明通过剪切和筛分实现了玄武岩纤维棉的有效分散，得到颗粒状的玄武岩纤维。玄武岩纤维颗粒可以大幅提高沥青混合料的各项性能指标；并且，颗粒的玄武岩纤维可以实现规模化的生产，成本相对较低，优势明显。

本申请为发明专利申请(申请号：201710239212.9，申请日：2017.04.13，发明名称：一种玄武岩纤维颗粒及其制备方法和应用)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种玄武岩纤维颗粒及其制备方法和应用，属于玄武岩纤维技术领域。

背景技术

玄武岩及其它矿石及矿渣等按一定配比的化学成份，通过融熔后经过离心法制备制成的絮状玄武岩纤维棉，因为其制造成纤工艺所确定，其纤维平均长度≥30毫米，而纤维团的平均粒径≥20毫米。这种絮状矿物纤维棉因为其纤维太长纤维团不易分散，将其用于绝热保温具有良好作用，但将其用于沥青混合料中时，因为沥青的粘度高，由于它极不易均匀分散的特征，而它的掺量因经济性决定掺量极少，一般掺量为沥青混合料重量的2‰-5‰，至使它不能在沥青混合料中起到良好的增粘、增强和稳定沥青的作用。

用熔融离心法或吹喷法制成玄武岩矿物纤维棉的特点是成纤工艺简单生产成本较低，但因该硅酸盐纤维的模量较高，纤维表面的显微裂纹容易造成纤维的缺陷的扩张。CN103044877A公开的一种含改性玄武岩纤维和聚合物的复合材料及其制备方法，在成纤工艺中加入一定剂量的与沥青有较好相容性的表面处理剂(如重油、聚乙二醇等)可以提高纤维品质和成纤率，可以克服一些该工艺所带来的缺陷。其他可使用的表面活性剂有十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、β-环糊精、聚氧乙烯蜡、聚乙烯蜡、吐温、十八胺、超分散剂和阿拉伯树胶等，所用的偶联剂为KH540，KH550，KH560，SG-Si900、NDZ-101、NDZ-201、TTS、OL-AT1618、DL411等。研究表明适量表面活性剂或偶联剂的加入可使改性玄武岩纤维在有机介质中的分散更为均匀并增加了复合材料中改性玄武岩纤维和聚合物间的相容性和结合力。

玄武岩纤维还可以通过铂铑合金拉丝漏板法来制备，但因为漏板孔的目数较少一般为200-400目，成纤效率较低、纤维成本高昂。将熔融的熔体拉丝进行表面处理后进行切割，得到玄武岩纤维的短切丝束。而该纤维束在沥青混合料中极难在几十秒钟的拌和时间内分散。

在工程实践中，不管是什么工艺制得的玄武岩纤维，需将纤维均匀的分散在沥青混合料中才能形成有效的三维网络状沥青基树脂纤维复合材料体系。否则，将适得其反造成沥青路面的病害。所以，这种纤维用于沥青混合料的关键之一就是要使纤维能迅速的在十几秒钟内均匀分散以满足施工应用的节拍要求。

在申请人以前的研究中，也考虑过将纤维制成一定粒度的纤维棉，如CN101255011公开了一种用于沥青混凝土的玄武岩矿物纤维，为解决纤维在混合料拌和中的分散性，将纤维制成平均粒度为4～8mm的纤维棉。申请人发现相对单一的粒级对沥青混凝土的增强效果并不理想。这是因为沥青混合料的骨料是由按一定级配比例组成的，这些粒径大小不一的石子构成相互嵌挤的沥青混合料结构系统。大小不一的粒状纤维团更容易均布于这种骨料系统中，形成纤维沥青复合材料体系。

而在其他的现有技术中，对于沥青混凝土中添加的玄武岩纤维均是通过拉丝法制成并以短切丝束的形式加入沥青混合料。用离心法或吹喷法制备玄武岩纤维因纤维棉分散性极差，也无法用它来增强沥青混合料。

采用离心法或吹喷法成纤工艺与拉丝漏板法成纤工艺相比要有三方面优点。第一，高速离心法或吹喷法制成的玄武岩纤维平均直径1-8μm，而拉丝法制成的连续玄武岩纤维平均直径13-21μm，纤维越细，单位重量纤维的比表面积就越大，实际使用时更细的纤维对沥青增粘效果更理想。第二，离心法或吹喷法的生产成本比铂铑合金拉丝漏板法来制备低得多。第三，单位产量的生产效力要高很多，而且能耗低。

发明内容