天然水镁石纤维的化学松解技术研究

天然水镁石纤维的化学松解技术研究
【摘要】通过相应的化学试验，天然水镁石纤维可取得理想的松解效果，其可在混凝土中得到广泛的应用，天然水镁石纤维的叩解度越高，混凝土的抗折强度越强，因此研究天然水镁石纤维的化学松解技术尤为重要，其可有效提高混凝土的强度。

本文通过试验分析，对天然水镁石纤维的化学松解技术进行分析与探讨。

【关键词】天然水镁石纤维；化学松解技术；试验
天然水镁石纤维是矿产资源，在国内处于一种非常有利的地位。

对水镁石纤维进行研究，不仅有利于实现水镁石纤维矿物的效用，还有助于提升国内普通混凝土的功能。

因为水镁石纤维是自然的产物，对人类的身体没有伤害，且具有良好的宏观性能，如抗冲击性、抗碱性、水分散性等，具有与水泥较好的结合强度与相容性。

天然的水镁石纤维通常以纤维集合体的方式产生，纤维之间彼此粘合，要解离单纤维很有一定的难度。

笔者为了证实化学松解方式对水镁石纤维具有的纤维劈分成效，探究了普通混凝土的强弱程度与纤维打浆度的关系和天然水镁石纤维的化学松解技术问题。

1.材料与方法
1.1试验原料
本研究所选择的天然水镁石纤维，其可出现灰白色短纤维状，Mg(OH)2为其核心成分。

实验过程中需选择2种原料，2种原料的筛析情况如表1。

而从表1可知，两种不同等级的纤维相比，C级纤维所具备的长度明显比较长。

表1 天然水镁石纤维筛析情况
水主要选择自来水，分散剂主要为表面活性剂，其包括四种不同的类型，即AN、OT、UNF、SM,其中AN的主要成分为氨基磺酸盐，OT的主要成分酯基磺酸盐，UNF的主要成分为萘磺酸盐，SM的主要成分为密胺树脂。

1.2试验仪器
本研究所需的仪器主要有NDJ21粘度测定仪、S94G+型电泳仪、JB502D型叶轮式打浆机、ZQS12型叩解度仪、玻璃器皿等。

NDJ21粘度测定仪主要由上海天平仪器厂制造；而JS94G+型电泳仪，则由上海中晨数字设备有限公司制造；对于JB502D型叶轮式打浆机，其主要由上海标本模型厂生产，且其功率必须控制在50W左右；对于ZQS12型叩解度仪，其测定分度值应控制在1°SR左右，
由我国陕西科技大学机械厂制造。

1.3试验方法
所选择的天然水镁石纤维必须通过机械实施松解，各项材料均参照一定的比例进行配比，将各项材料投入叶轮式打浆机内，均匀搅拌半个小时，其速度需控制在200r/min左右，同时通过叩解度测定仪严格测定天然水镁石纤维的叩解度，并将其列入评价松解程度的定性指标之一。

若测定出的叩解度越高，则表示所取得的松解效果会越好。

此外，需通过粘度计仪等仪器对悬浮液粘度实施相应的测定，并通过电泳仪等仪器加以测定天然水镁石纤维的Zeta电位。

结果及讨论
2.1天然水镁石纤维松解效果与表面活性剂的关系
试验方法可选择正交试验法，通过直观分析法总结试验结果。

依据试验结果，天然水镁石纤维可于表面活性剂的刺激下，取得有效的松解效果，其中天然水镁石纤维所具备的叩解度，与表面活性剂的用量多少有着密切的关系，其关系表如下图1所示。

图1 天然水镁石纤维与表面活性剂的关系
从图1可知，在X级天然水镁石纤维中，通过OT表面活性剂实施分散的纤维，其往往具备较高的叩解度，而通过UNF表面活性剂实施分散的纤维，其所具备叩解度往往比较低。

在C级天然水镁石纤维中，叩解度所受表面活性剂的影响较大，其中AN表面活性剂与UNF表面活性剂所取得的松解效果略次于OT 表面活性剂与SM表面活性剂。

总之，天然水镁石纤维所具备的叩解度，其可以依据表面活性剂用量的变化而出现相应的变化，当用量增加时，其叩解度也相应地出现上升的趋势，直至峰值后方可逐渐变为平缓[1]。

2.2天然水镁石纤维悬浮液粘度与表面活性剂的关系
天然水镁石纤维悬浮液粘度与表面活性剂有着密切的关系，表面活性剂不仅对天然水镁石纤维的叩解度产生重要的影响，同时对天然水镁石纤维的悬浮液粘度也产生重要的影响,两者关系如图2所示。

图2 天然水镁石纤维悬浮液粘度与表面活性剂的关系
经过重复的实验证明，纤维悬浮液的粘性程度随着打浆度的上升而上升，随着它的下降而下降。

而在增加表面活性剂的用量后，OT分散液的粘性程度降
低或许是因为与过度的分散发生了新的聚合作用。

在X级纤维中，粘度最大的是OT分散悬浮液。

悬浮液的粘度随表面活性剂用量的增加而增加[2]。

而在C 级纤维中，粘度最大的是SM分散悬浮液,比UNF和AN分散悬浮液的粘度都要高。

2.3天然水镁石纤维表面Zeta电位与表面活性剂的关系
表面活性剂对水镁石纤维的松解原理，是经由转变和增加纤维表面的电性，以达到增加纤维单体之间的排斥之力继而完成松解的。

通常来讲，增加纤维表面的Zeta电位绝对值有助于达到松解的目的。

但是，从另一方面来说，在表面活性剂的用量保持不变时，纤维表面积会随着其松解程度的上升而跟着变大，其带来的影响是矿物纤维表面的Zeta电位的绝对值将会变小[3]。

天然水镁石纤维表面Zeta电位与表面活性剂的关系如图3所示。

图3天然水镁石纤维表面Zeta电位与表面活性剂的关系
从图3可知，水镁石纤维的表层在固定用量的表面活性剂溶液中都是显现出负电性的，而当中Zeta电位绝对值相对略小的是SM和OT分散悬浮液。

而Zeta 电位绝对值会增加是在增大表面活性剂用量的前提下，纤维表面的负电荷跟着一起加大的情况下[4]。

2.4天然水镁石纤维松解效果扫描情况
为了证实表面活性剂对纤维具有的松解成效，将4gX纤维放入2gSM表面活性剂80mL水中，并在日产JSM25800型扫描电镜上对其进行了显微形貌察看，如图4所示。

天然水镁石纤维是一种经济、新型的混凝土增强剂，它的结构特殊，是由纵多细小纤维组成的纤维束。

要想利用水镁石纤维在混凝土中发挥其增强与增韧的作用，必须在把纤维加入到混凝土中前先要把水镁石纤维从“束”分散成“根”，也就是把粗的水镁石纤维解体成细小纤维。

据试验分解图了解到，分散后的一根天然水镁石纤维的直径范围是45-110 nm,60nm的占到大部分，纤维束的直径大概是它的二十六倍，当粗纤维分散为细纤维，直径由大变小时，水镁石纤维的作用将明显增强[5]。

2.5天然水镁石纤维经表面活性剂松解后对混凝土性能产生的效果
不同的表面活性剂对水镁石纤维的松解作用效果是不一样的，表面活性剂用量的多少也会使纤维对混凝土性能产生不同得效果，也就是表面活性剂的松解与纤维的叩解度是密切相关的。

为了验证这个观点，我们做了相关的水镁石纤维
对增强混凝土效果的试验。

另外加上X级水镁石纤维，注意使用的体积量是混凝土的0.5%。

此外还要准备多种纤维质量比例不一样的表面活性剂。

从试验结果可以了解到，纤维的叩解度与混凝土28 d抗折强度是成正比关系的，纤维的叩解度越大，混凝土的抗折强度则越强，但到一定程度之后就会固定下来不再变动，此时说明最小的纤维已全部分散解离。

如图5所示。

3.结束语
在水镁石纤维化学分散过程中，表面活性剂的使用量和类别对纤维表层的电位、纤维的打浆度、悬浮液的粘性强度都有不同程度的影响，这其间对各等级纤维的影响又有差别。

水镁石纤维通过化学分散实验后，得到了比较好的松解，纤维直径由微米级别降到纳米级别。

纤维的化学分散有助于发挥纤维对普通混凝土的增强作用。

这是缘于将水镁石纤维作用于增强普通混凝土的时候，伴随着纤维打浆度的升高，普通混凝土的抗折强度也会跟着一起增加。

【参考文献】
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