本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种改性辉绿岩纤维及其制备方法。
背景技术：
辉绿岩纤维在高分子材料中有着广泛的应用。辉绿岩纤维增韧增强聚烯烃是近年来新研究开发出来的一种热门技术。鉴于此原因，本技术合成了一种自制的新型辉绿岩纤维来改性聚烯烃，它比用市售的辉绿岩纤维直接改性聚烯烃的物理性能要好，相关文献并未见于报道，这对于扩展聚烯烃复合材料的应用领域，具有非常现实的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种改性辉绿岩纤维及其制备方法，以提高聚烯烃复合材料的应用领域。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性辉绿岩纤维，是在辉绿岩纤维的表面附着la3+离子。
上述改性辉绿岩纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的lacl3·6h2o及异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a；
(2)将辉绿岩纤维、溶液a放入到盛有浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于70-90℃的水浴锅中，反应2-4h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入60-80℃的真空干燥箱中干燥2-4h，得辉绿岩纤维a；
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应20-24min，得改性辉绿岩纤维。
步骤(1)中lacl3·6h2o与异丙醇溶液的质量比为(30-50)：(140-180)。
步骤(2)中辉绿岩纤维、溶液a及浓磷酸的质量比为(20-40)：(160-200)：(30-50)。
步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为5-7μm，它的sio2重量百分含量为48％-52％。
本发明的有益效果是：
本技术利用改性辉绿岩纤维上，la3+作用在辉绿岩纤维的表面，使得纤维表面附着更多的含氧活性基团，la3+作为一个中间媒介，促进辉绿岩纤维表面和聚烯烃材料之间产生化学键连接，提高聚烯烃的物理性能，及等离子体对辉绿岩纤维表面的高能撞击，使分子结构中进一步增加了含氧活性基团的优势，也进一步提升了聚烯烃的物理性能。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请各实施例中所用的原料如下：
辉绿岩纤维，广西通海辉绿岩矿业发展有限公司；lacl3·6h2o，乐山东承新材料有限公司；异丙醇溶液，江苏兆海化工有限公司；浓磷酸，嘉祥大海化工有限公司；pbt(型号2002u)，日本宝理；pp(型号z30s),茂名石化；pe(型号5070)，盘锦乙烯；pa6(型号cm1017)，日本东丽；ps(型号350)，台湾省国乔。
本申请各实施例所用的测试仪器如下：
zsk30型双螺杆挤出机，德国w&p公司；jl-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；htl900-t-5b型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；xcj-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；qt-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；qd-gjs-b12k型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
制备例1
(1)称取300glacl3·6h2o、1.4kg异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a。
(2)将200g辉绿岩纤维、1.6kg溶液a放入到盛有300g浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于70℃的水浴锅中，反应2h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入60℃的真空干燥箱中干燥2h，得辉绿岩纤维a。
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应20min，得改性辉绿岩纤维p1。
步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为5μm，它的sio2含量为48％。
应用例1
取20份p1加入到80份聚丙烯(pp)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pp复合材料x1。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为220℃，第三温度区的温度为230℃，第四温度区的温度为240℃，第五温度区的温度为240℃，第六温度区的温度为240℃，双螺杆挤出机的机头温度为230℃，螺杆转速为220r/min。
对比例1
取20份辉绿岩纤维加入到80份聚丙烯(pp)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到辉绿岩纤维/pp复合材料d1。
将上述应用例1及对比例1制备的pp复合材料用注塑机制成样条,其产品性能数据如下表所示:
由上表可以看出：
x1的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度要比d1的要大，这说明加入p1改性pp比直接加入市售辉绿岩纤维的物理性能更好。
制备例2
(1)称取500glacl3·6h2o、1.8kg异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a。
(2)将400g辉绿岩纤维、2.0kg溶液a放入到盛有500g浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于90℃的水浴锅中，反应4h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入80℃的真空干燥箱中干燥4h，得辉绿岩纤维a。
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应24min，得改性辉绿岩纤维p2。
优选地，步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为7μm，它的sio2含量为52％。
应用例2
取20份p2加入到80份聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pbt复合材料x2。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为200℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。
对比例2
取20份辉绿岩纤维加入到80份pbt中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到辉绿岩纤维/pbt复合材料d2。
将上述应用例2及对比例2制备的pbt复合材料用注塑机制成样条,其产品性能数据如下表所示:
由上表可以看出：
x2的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度要比d2的要大，这说明加入p2改性pbt比直接加入市售辉绿岩纤维的物理性能更好。
制备例3
(1)称取400glacl3·6h2o、1.6kg异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a。
(2)将300g辉绿岩纤维、1.8kg溶液a放入到盛有400g浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于80℃的水浴锅中，反应3h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入70℃的真空干燥箱中干燥3h，得辉绿岩纤维a。
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应22min，得改性辉绿岩纤维p3。
优选地，步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为6μm，它的sio2含量为50％。
应用例3
取20份p3加入到80份聚乙烯(pe)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pe复合材料x3。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为120℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。
对比例3
取20份辉绿岩纤维加入到80份pe中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到辉绿岩纤维/pe复合材料d3。
将上述应用例3及对比例3制备的pe复合材料用注塑机制成样条,其产品性能数据如下表所示:
由上表可以看出：
x3的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度含量要比d3的要大，这说明加入p3改性pe比直接加入市售辉绿岩纤维的物理性能更好。
制备例4
(1)称取350glacl3·6h2o、1.5kg异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a。
(2)将250g辉绿岩纤维、1.75kg溶液a放入到盛有450g浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于70℃的水浴锅中，反应4h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入80℃的真空干燥箱中干燥2h，得辉绿岩纤维a。
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应21min，得改性辉绿岩纤维p4。
优选地，步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为5μm，它的sio2含量为48％。
应用例4
取20份p4加入到80份聚酰胺6(pa6)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pa6复合材料x4。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为130℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为250℃，螺杆转速为320r/min。
对比例4
取20份辉绿岩纤维加入到80份pa6中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到辉绿岩纤维/pa6复合材料d4。
将上述应用例4及对比例4制备的pa6复合材料用注塑机制成样条,其产品性能数据如下表所示:
由上表可以看出：
x4的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度要比d4的要大，这说明加入p4改性pa6比直接加入市售辉绿岩纤维的物理性能更好。
制备例5
(1)称取460glacl3·6h2o、1.55kg异丙醇溶液，将lacl3·6h2o加入至异丙醇溶液中，制成溶液a。
(2)将330g辉绿岩纤维、1.85kg溶液a放入到盛有480g浓磷酸的烧杯中，将烧杯置于75℃的水浴锅中，反应2h，之后用去离子水对表面进行洗涤，直到ph值＝7，将辉绿岩纤维放入65℃的真空干燥箱中干燥2h，得辉绿岩纤维a。
(3)将辉绿岩纤维a放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应24min，得改性辉绿岩纤维p5。
更优选地，步骤(2)中的辉绿岩纤维，它的直径为6μm，它的sio2含量为49％。
应用例5
取20份p5加入到80份苯乙烯(ps)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到ps复合材料x5。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为160℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。
对比例5
取20份辉绿岩纤维加入到80份ps中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到辉绿岩纤维/ps复合材料d5。
将上述应用例5及对比例5制备的ps复合材料用注塑机制成样条,其产品性能数据如下表所示:
由上表可以看出：x5的拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度要比d5的要大，这说明加入p5改性ps比直接加入市售辉绿岩纤维的物理性能更好。
本技术方案描述了一种改性辉绿岩纤维及其制备方法，且制得的聚烯烃材料在物理性能方面也有一定程度的提高，这对于扩展聚烯烃复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。