(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(71)申請(qǐng)人秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司地址066001河北省秦皇島市海港區(qū)燕山大街269號(hào)(72)發(fā)明人陳福續(xù)芯如劉碩芳夏韋美陳兆民(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11250專利代理師閆聰彥(54)發(fā)明名稱一種耐高溫玄武巖纖維及其制備方法與應(yīng)用本發(fā)明涉及玄武巖纖維技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種耐高溫玄武巖纖維及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明提供的耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如鋅源和鎳源混合后得到混合溶液；將基體材料浸元素具有較高的熱穩(wěn)定性，將基體材料通過浸漬于鋅源和鎳源的混合溶液中，玄武巖纖維表面的官能團(tuán)與兩種離子形成化學(xué)鍵，使得鋅源-鎳源可以牢固的吸附在纖維表面，提升玄武巖纖維的耐高溫性和抗氧化能力；并且對(duì)玄武巖纖維本身的損傷較小，有助于保持玄武巖纖維原有的性能21.一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將玄武巖、鋯英石、鉀長石、金紅石和輝鉬礦所述鋅源和所述鎳源的質(zhì)量比為4-9:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述浸漬的溫度為25℃-40℃,浸漬的時(shí)間為0.5h-2h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述鋅源包括硫酸鋅、氟硼酸鋅中的至少一種；4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述玄武巖、所述金紅石、所述鋯英石、所述鉀長石及所述輝鉬礦的重量份之比為13-43:1-3:1-4:0.5-4:1-5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述壓制的方式為熱等靜壓，所述熱等靜壓的溫度為300℃-400℃,壓力為50MPa-130MPa。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述熔化的溫度為1400和/或，所述拉絲的溫度為1350℃-1460℃。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的玄武巖纖維的制備方法，其特征在于，所述玄武巖的粒徑和/或，所述鉀長石的粒徑為0.03mm-0.05mm;8.一種耐高溫玄武巖纖維，其特征在于，由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制得，包括基體材料和功能涂層，所述功能涂層包括鋅源與鎳源。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐高溫玄武巖纖維，其特征在于，所述功能涂層的厚度為5μm-10.由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的耐高溫玄武巖纖維或者采用權(quán)利要求8或9所述的耐高溫玄武巖纖維在航空航天、交通運(yùn)輸和環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用。3一種耐高溫玄武巖纖維及其制備方法與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及玄武巖纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫玄武巖纖維及其制備方法與應(yīng)用。背景技術(shù)[0002]玄武巖纖維，是繼碳纖維、芳綸纖維和超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維之后的又一種高技術(shù)纖維材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐高溫性，可廣泛應(yīng)用于阻燃材料、高溫過濾等領(lǐng)域。然而，以玄武巖為主要原料制備得到的玄武巖纖維，耐受溫度為-269℃-700℃,當(dāng)溫度升至700℃以上時(shí)，普通的玄武巖纖維將難以承受，性能下降且受損，限制了其在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，如何對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提高玄武巖纖維的耐高溫性，是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題之一。發(fā)明內(nèi)容[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種耐高溫的武巖纖維的制備方法。[0004]本發(fā)明還提供一種耐高溫武巖纖維。[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如下步驟：(1)將玄武巖、鋯英石、鉀長石、金紅石和輝鉬礦混合后進(jìn)行熔化、拉絲處理，得到基體材料；將鋅源和鎳源混合后，得到混合溶液；(2)將所述基體材料浸漬于所述混合溶液中，固化、壓制后得到；所述鋅源和所述鎳源的質(zhì)量比為4-9:1。[0006]在一種可選的實(shí)施方式中，所述浸漬的溫度為25℃-40℃,浸漬的時(shí)間為0.5h-2h。[0007]在一種可選的實(shí)施方式中，所述鋅源包括硫酸鋅、氟硼酸鋅中的至少一種。[0008]在一種可選的實(shí)施方式中，所述鎳源包括硫酸鎳、硝酸鎳中的至少一種。[0009]在一種可選的實(shí)施方式中，所述玄武巖、所述金紅石、所述鋯英石、所述鉀長石及所述輝鉬礦的重量份之比為13-43:1-3:1-4:0.5-4:1-5。[0010]在一種可選的實(shí)施方式中，所述壓制的方式為熱等靜壓，所述熱等靜壓的溫度為300℃-400℃,壓力為50MPa-130MPa。[0011]在一種可選的實(shí)施方式中，所述熔化的溫度為1400℃-1590℃。[0012]在一種可選的實(shí)施方式中，所述拉絲的溫度為1350℃-1460℃。[0013]在一種可選的實(shí)施方式中，所述玄武巖的粒徑為0.8mm-4mm。[0014]在一種可選的實(shí)施方式中，所述金紅石的粒徑為0.21μm-0.25μm。[0015]在一種可選的實(shí)施方式中，所述鋯英石的粒徑為1mm-5mm。[0016]在一種可選的實(shí)施方式中，所述鉀長石的粒徑為0.03mm-0.05mm。[0017]在一種可選的實(shí)施方式中，所述輝鉬礦的粒徑為0.03mm-0.05mm。[0018]第二發(fā)明，本發(fā)明提供一種耐高溫玄武巖纖維，包括基體材料和功能涂層，所述功4能涂層包括鋅源與鎳源。[0020]第二發(fā)明，本發(fā)明提供一種上述耐高溫玄武巖纖維在航空航天、交通運(yùn)輸和環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用。1、本發(fā)明提供的耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如下步驟：將玄武巖、鋯英得到混合溶液；將基體材料浸漬于混合溶液中，固化、壓制后得到。鋅元素和鎳元素具有較高的熱穩(wěn)定性，本發(fā)明將基體材料通過浸漬于鋅源和鎳源的混合溶液中，玄武巖纖維表面的官能團(tuán)(硅羥基(Si-OH)、羧基(-COOH))可以與兩種離子形成化學(xué)鍵，使得鋅源-鎳源可以更加牢固的吸附在纖維表面，顯著提升玄武巖纖維的耐高溫性和抗氧化能力；并且對(duì)玄武巖纖維本身的損傷較小，有助于保持玄武巖纖維原有的性能和結(jié)構(gòu)完整性，并且不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，工藝較為環(huán)保；通過控制鋅源和鎳源的質(zhì)量比為4-9:1,鋅占比過大時(shí)，鋅離子與玄武巖纖維中的金屬離子(Ca2+、A13+)的交換反應(yīng)加劇，破壞玄武巖纖維內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致玄武巖纖維表面變得粗糙，從而影響其力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性；鋅占比過小時(shí)，鎳元素在溶液中占為主導(dǎo)地位，改變玄武巖纖維表面的電荷分布，使得功能涂層與玄武巖纖維表面涂層與玄武巖纖維表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變玄武巖纖維表面的結(jié)構(gòu)，使得玄武巖纖維的耐高溫性能大大降低；鎳占比過小時(shí)，鋅離子在溶液中占主導(dǎo)位置，改變?nèi)芤旱膒H值，從而影響玄武巖纖維力學(xué)性能與結(jié)合力，導(dǎo)致玄武巖纖維的耐高溫性、彎曲強(qiáng)度、耐腐蝕性較輝鉬礦中含有豐富的鉬元素，鋯英石中含有豐富的鋯元素，鉬元素與鋯元素具有較高的熔點(diǎn)，有利于提高玄武巖纖維耐熱性，使其在極端高溫環(huán)境下保持優(yōu)良的性能；本發(fā)明的制備方法成本較低，制備方法簡單，生產(chǎn)工藝環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生[0022]2、本發(fā)明提供的耐高溫玄武巖纖維的制備方法，控制浸漬溫度在25℃-40℃范圍內(nèi)，溫度過高時(shí)，混合溶液在玄武巖纖維表面的沉淀速度過快，容易造成功能涂層的厚度不均勻，降低在高溫下的穩(wěn)定性；當(dāng)溶液溫度過低時(shí)，混合溶液在玄武巖纖維表面的沉淀速度過慢，延長功能涂層時(shí)間，功能涂層的結(jié)合力與耐久力較差，導(dǎo)致玄武巖纖維的耐高溫性、長石及輝鉬礦的質(zhì)量之比為13-43:1-3:1-4:0.5-4:1-5,玄武巖的主要成分包括SiO?,有利于提高玄武巖纖維的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，從而提高玄武巖纖維的耐高溫性能；金紅石的主要成分是TiO?,不僅能提高玄武巖纖維的化學(xué)穩(wěn)定性，還能增加熔體的表面張力和粘度，有利于增加玄武巖纖維的拉絲強(qiáng)度。[0024]4、本發(fā)明提供的耐高溫玄武巖纖維，包括基體材料和功能涂層，功能涂層包括鋅源和鎳源。與普通的玄武巖纖維相比，本發(fā)明制備的耐高溫玄武巖纖維具有較好的柔韌性，耐受溫度為820℃-980℃,提高了120℃-200℃,在高溫、腐蝕性環(huán)境下仍然保持較好的穩(wěn)定5具體實(shí)施方式[0025]提供下述實(shí)施例是為了更好地進(jìn)一步理解本發(fā)明，并不局限于所述最佳實(shí)施方式，不對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容和保護(hù)范圍構(gòu)成限制，任何人在本發(fā)明的啟示下或是將本發(fā)明與其他現(xiàn)有技術(shù)的特征進(jìn)行組合而得出的任何與本發(fā)明相同或相近似的產(chǎn)品，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0026]實(shí)施例中未注明具體實(shí)驗(yàn)步驟或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟的操作或條件即可進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)試劑產(chǎn)品。[0027]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。[0028]實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如下步驟：(2)混合：稱取上述13重量份玄武巖顆粒、1.2重量份鋯英石、1重量份鉀長石、0.5重量份金紅石和1重量份輝鉬礦顆粒，混合均勻后，均勻度為95%的得到混合物料，存儲(chǔ)到原料儲(chǔ)藏器備用；(3)熔樣：將上述混合物料經(jīng)定量下料器進(jìn)入池窯在1500℃溫度下熔化，得到玄武巖纖維熔體；(4)拉絲：將上述玄武巖纖維熔體轉(zhuǎn)移到拉絲系統(tǒng)，經(jīng)過精密的鉑銠金拉絲漏板在1380℃進(jìn)行拉制，冷卻至75℃,得到基體材料；其中，基體材料的組成包括：Si0?63%,Al?0313%,Ca05%,Fe?0?+Fe04%,K?0+Na?03%,Ti023%,Zr025%,(5)表面改良處理：將質(zhì)量比為8.5:1.5硫酸鋅和硫酸鎳混合后，得到混合溶液；將基體材料全部浸入30℃混合溶液中1h,在玄武巖纖維表面形成一層膜，烘干固化；(6)熱等靜壓處理：將鍍層后的玄武巖纖維在300℃、55MPa下進(jìn)行熱等靜壓處理，[0029]實(shí)施例2本實(shí)施例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如下步驟：(2)混合：稱取上述40重量份玄武巖顆粒、1重量份鋯英石、1.5重量份鉀長石、1重量份金紅石和2.5重量份輝鉬礦顆粒，混合均勻后，均勻度為不低于95%的得到混合物料，存儲(chǔ)到原料儲(chǔ)藏器備用；(3)熔樣：將上述混合物料經(jīng)定量下料器進(jìn)入池窯在1400℃溫度下熔化，得到玄武巖纖維熔體；(4)拉絲：將上述玄武巖纖維熔體轉(zhuǎn)移到拉絲系統(tǒng)，經(jīng)過精密的鉑銠金拉絲漏板在1400℃進(jìn)行拉制，冷卻至100℃,得到基體材料；其中，基體材料的組成包括：Si0?55%,6Al?0315%,Ca06%,Fe?0?+Fe05%,K?0+Na?04%,Ti0?6%,Zr0?4%,(5)表面改良處理：將質(zhì)量比為8:2硫酸鋅和硫酸鎳混合后，得到混合溶液；將基體材料全部浸入25℃混合溶液中0.5h,在玄武巖纖維表面形成一層膜，烘干固化；(6)熱等靜壓處理：將鍍層后的玄武巖纖維在350℃、70MPa下進(jìn)行熱等靜壓處理，得到耐高溫玄武巖纖維；包括基體材料和功能涂層，功能涂層厚度為5μm。[0030]實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，包括如下步驟：(1)選料與預(yù)處理：選取玄武巖、鋯英石、鉀長石、金紅石和輝鉬礦，分別經(jīng)過破碎、篩分、磁選預(yù)處理步驟，得到粒徑為0.9mm的玄武巖顆粒、粒徑為2mm的鋯英石顆粒、粒徑為0.04mm的鉀長石顆粒、粒徑為0.23μm的金紅石顆粒、粒徑為0.03mm的玄武輝鉬礦；(2)混合：稱取上述43重量份玄武巖顆粒、2重量份鋯英石、4重量份鉀長石、3重量份金紅石和5重量份輝鉬礦顆粒，混合均勻后，均勻度為不低于95%的得到混合物料，存儲(chǔ)到原料儲(chǔ)藏器備用；(3)熔樣：將上述混合物料經(jīng)定量下料器進(jìn)入池窯在1590℃溫度下熔化，得到玄武巖纖維熔體；(4)拉絲：將上述玄武巖纖維熔體轉(zhuǎn)移到拉絲系統(tǒng)，經(jīng)過精密的鉑銠金拉絲漏板在1450℃進(jìn)行拉制，冷卻至50℃,得到基體材料；其中，基體材料的組成包括：Si0?59%,Al?0312%,Ca07%,Fe?0?+Fe03%,K?0+Na?04%,Ti0?6%,Zr023%,(5)表面改良處理：將質(zhì)量比為9:1氟硼酸鋅和硝酸鎳合后，得到混合溶液；將基體材料浸入40℃混合溶液中2h,在玄武巖纖維表面形成一層膜，烘干固化；(6)熱等靜壓處理：將鍍層后的玄武巖纖維在400℃、130MPa下進(jìn)行熱等靜壓處理，得到耐高溫玄武巖纖維；包括基體材料和功能涂層，功能涂層厚度為6μm。[0031]對(duì)比例1本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)別僅在于，硫酸鋅和硫酸鎳的質(zhì)量比為15:1.5。[0032]對(duì)比例2本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)別僅在于，硫酸鋅和硫酸鎳的質(zhì)量比為4:1.5。本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)別僅在于，硫酸鋅和硫酸鎳的質(zhì)量比為8.5:2.5。本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)別僅在于，硫酸鋅和硫酸鎳的質(zhì)量比為8.5:0.5。本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)別僅在于，浸漬溫度為20℃。[0036]對(duì)比例6本對(duì)比例提供一種耐高溫玄武巖纖維的制備方法，與實(shí)施例1的步驟基本相同，區(qū)7將上述實(shí)施例1-實(shí)施例3和對(duì)比例1-對(duì)比例6制備的耐高溫玄武巖纖維利用彎曲韌性測試進(jìn)行柔韌性測試，根據(jù)GB/T25045-2010《玄武巖纖維無捻粗紗》進(jìn)行耐高溫測試；抗腐蝕性測試包括如下步驟：將各實(shí)施例和對(duì)比例制備的玄武巖纖維切割成尺寸均一的樣品，分別置于1mol/LNaOH溶液中，靜置12h后，分別計(jì)算各樣品的質(zhì)量保留率，結(jié)果見下表所示；其中，質(zhì)量保留率(%)=玄武巖纖維腐蝕后的質(zhì)量/玄武巖纖維腐蝕前的質(zhì)量×100%。[0038]表1各實(shí)施例和對(duì)比例制備的耐高溫玄武巖纖維性能測試結(jié)果耐高溫(℃)抗彎強(qiáng)度(MPa)質(zhì)量保留率(%)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對(duì)比例1對(duì)比例2對(duì)比例3對(duì)比例5[0039]從上表可以看出，實(shí)施例1-實(shí)施例3制備的玄