CN111470786A - 一种玻璃光纤表面处理剂、耐碱玻璃光纤及透光混凝土预制件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃光纤表面处理剂、耐碱玻璃光纤及透光混凝土预制件，属于混凝土技术领域。本发明的玻璃光纤表面处理剂包括以下重量份数的组分：乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液100份、硅烷偶联剂5‑9份、成膜剂4‑6份、表面活性剂8‑10份、去离子水150‑200份。本发明的玻璃光纤表面处理剂能够提高玻璃光纤的耐碱性能，经处理的玻璃光纤应用于混凝土中，可提高混凝土的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种玻璃光纤表面处理剂、耐碱玻璃光纤及透光混凝土预制件。
背景技术
传统混凝土给人的印象总是很晦暗，随着土木工程建设的蓬勃发展，土木建设者也在尝试采用更多的办法改变混凝土晦暗和灰色的感官。透光混凝土最早发源于2001年的匈牙利，一位建筑师把光纤维和一些材料植入传统混凝土中，通过这些光纤维把光的一端传到另一端，从而能在另一端看到清晰的轮廓，效果如同一幅银幕或扫描机，能很好地改善混凝土传统的厚重和阴暗感。
从透光混凝土的出现到使用，在国内经历了很长一段时间的发展，目前国内也开始重视透光混凝土的装饰及艺术性，国内透光混凝土正在逐渐向着一个全新的方面发展，更多的人希望采用透光混凝土来装饰建筑空间，让这种艺术效果来表现更为全面的效果。透光混凝土在酒店、园林景观、室内装饰都是不错的选择，透光混凝土目前在国内最大的应用是城头山遗址公园。
透光混凝土中应用的光纤一般有两种：塑料光纤和玻璃光纤。塑料光纤的耐腐蚀性强、成本低，但导光性差，尤其是长期使用后易老会导致其透光性进一步变差。虽然玻璃光纤具有优异的导光性能，但是玻璃光纤的主要成分为SiO2，在混凝土中易被水化作用产生的OH-腐蚀，导致玻璃光纤在混凝土中耐久性差；并且玻璃纤维表面光滑，不利于和混凝土粘结；因此采用玻璃光纤的透光混凝土在长时间使用后容易发生混凝土与玻璃光纤分离，产生裂缝，导致混凝土强度降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种能够提高玻璃纤维耐碱性能的玻璃光纤表面处理剂。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种玻璃光纤表面处理剂，所述表面处理剂包括以下重量份数的组分：
乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液100份、硅烷偶联剂5-9份、成膜剂4-6份、表面活性剂8-10份、去离子水150-200份。
采用本发明的玻璃光纤表面处理剂玻璃光纤进行处理后，能够在玻璃光纤表面形成一层乙烯醋酸乙烯酯共聚物膜。一方面可提高玻璃光纤的耐碱性，在玻璃光纤应用于混凝土时，乙烯醋酸乙烯酯共聚物膜能够将混凝土与玻璃光纤隔离开来，防止混凝土中的碱性物质对玻璃光纤的腐蚀，从而延长透光混凝土的使用寿命；另一方面，玻璃光纤表面形成的乙烯醋酸乙烯酯共聚物膜与混凝土浆的相容性较好，能够提高玻璃光纤与混凝土的结合性，防止长期使用后玻璃光纤与混凝土分离。本发明表面处理剂中的硅烷偶联剂具有分别与玻璃光纤表面和聚合物乙烯醋酸乙烯酯共聚物结合的官能团，从而将玻璃光纤和乙烯醋酸乙烯酯共聚物联合起来，形成一个整理。本发明表面处理剂中的表面活性剂能够提高表面处理剂溶液的稳定性和分散性，并改善乙烯醋酸乙烯酯共聚物的极性，使其与混凝土具有较好的结合性能。
作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或多种。
作为优选，所述表面活性剂包括4-5重量份十二烷基苯磺酸钠和4-5重量份乳化石蜡。
本发明通过合理配伍表面活性剂的组分，使表面活性剂具有良好的稳定性和分散性。
作为优选，所述成膜剂为丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂和聚乙烯醇的混合物，二者的重量比为10:(1-3)。
本发明在玻璃光纤表面处理剂中加入成膜剂，能加快玻璃光纤表面膜层的形成，其中丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂与乙烯醋酸乙烯酯共聚物的相容性良好，聚乙烯醇的添加能够改善丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂及乙烯醋酸乙烯酯共聚物颗粒之间的聚结，使其成膜时结合更加紧密、连续，从而能够形成平滑、均匀、紧密的膜层，并降低膜层对水蒸气的透过性，避免因水气进入玻璃光纤的表面的微裂缝，造成对玻璃纤维的侵蚀。
本发明的另一目的在于提供一种耐碱玻璃光纤的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、对玻璃光纤进行酸化处理；
S2、在酸化处理后的玻璃光纤表面涂覆表面处理剂，并进行干燥。
作为优选，所述酸化处理为将玻璃光纤置于酸液中浸渍处理10-30min。
作为优选，所述酸液为重量比为10:(5-8)的盐酸和柠檬酸，所述盐酸的浓度为0.05-0.1g/L。
本发明在表面处理之前先对玻璃光纤进行酸处理，从而是玻璃光纤表面的羟基暴露出来，从而提高了硅烷偶联剂与玻璃光纤的结合性能。本发明酸化处理的酸液采用盐酸和柠檬酸复配使用，避免了仅使用盐酸酸性过强降低玻璃光纤的强度。
本发明的再一目的在于提供一种透光混凝土预制件的制备方法，所述制备方法包括：将耐碱玻璃光纤预先布设在模具中，然后将混凝土浆料浇注在模具中成型。
作为优选，所述混凝土浆料按照每方用量具有如下组分：
作为优选，所述浇注采用分层浇注的方式进行，每层振捣密实，浇注完成后用塑料薄膜覆盖，混凝土终凝后，采取浇水或洒水的方式对混凝土表面进行保湿养护。
本发明在浇注完成后立即用塑料薄膜严密覆盖，可以起到保湿保温的效果，防止混凝土因失水而出现收缩裂缝，同时可以保证水泥充分水化，从而保证混凝土早期强度，在混凝土终凝后，采取浇水或洒水方式进行养护，可对混凝土表面进行保湿养护。
作为优选，所述混凝土浆料浇注到模具中的温度不大于35℃。
浇注的温度过高对混凝土和易性有不良影响，会造成水化热过高，凝结时间缩短。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：。
1.通过对玻璃光纤进行处理，在其表面形成一层膜层，提高了玻璃光纤的抗碱性能；
2.通过对玻璃光纤进行处理，在其表面形成一层膜层，并通过合理配伍膜层的配方，提高了玻璃光纤与混凝土基体的结合性能；
3.通过在玻璃光纤表面处理剂中加入成膜剂，并通过对成膜剂的合理配伍，大大提高了玻璃光纤表面膜层的形成效率；
4.通过成膜剂中聚乙烯醇的使用大大提高了成膜质量，从而能够形成平滑、均匀、紧密的膜层，并降低膜层对水蒸气的透过性，避免因水气进入玻璃光纤的表面的微裂缝，造成对玻璃纤维的侵蚀；
5.本发明的方法简单，易于实施。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例中耐碱玻璃光纤的制备方法为：
(1)将浓度0.08g/L的盐酸和柠檬酸按照10:6的重量比配置成酸液，将玻璃光纤置于酸液中浸渍20min完成酸化处理；
(2)按照重量份计，准备100份乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液、8份硅烷偶联剂KH550、5份成膜剂、5份十二烷基苯磺酸钠、5份乳化石蜡和180份去离子水，混合配置成表面处理剂，其中成膜剂为重量比为10:2的丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂和聚乙烯醇的混合物，在玻璃光纤的制备过程中将表面处理剂喷涂在玻璃光纤表面，然后加热干燥，即获得耐碱玻璃光纤。
实施例2
本实施例中碱玻璃光纤的制备方法为：
(1)将浓度0.05g/L的盐酸和柠檬酸按照10:5的重量比配置成酸液，将玻璃光纤置于酸液中浸渍30min完成酸化处理；
(2)按照重量份计，准备100份乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液、5份硅烷偶联剂KH560、6份成膜剂、5份十二烷基苯磺酸钠、4份乳化石蜡和150份去离子水，混合配置成表面处理剂，其中成膜剂为重量比为10:3的丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂和聚乙烯醇的混合物，在玻璃光纤的制备过程中将表面处理剂喷涂在玻璃光纤表面，然后加热干燥，即获得耐碱玻璃光纤。
实施例3
本实施例中碱玻璃光纤的制备方法为：
(1)将浓度0.1g/L的盐酸和柠檬酸按照10:8的重量比配置成酸液，将玻璃光纤置于酸液中浸渍10min完成酸化处理；
(2)按照重量份计，准备100份乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液、9份硅烷偶联剂KH570、4份成膜剂、4份十二烷基苯磺酸钠、5份乳化石蜡和200份去离子水，混合配置成表面处理剂，其中成膜剂为重量比为10:1的丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂和聚乙烯醇的混合物，在玻璃光纤的制备过程中将表面处理剂喷涂在玻璃光纤表面，然后加热干燥，即获得耐碱玻璃光纤。
实施例4
本实施例中透光混凝土预制件的制备方法为：
(1)按照以下组分和每方用量准备混凝土原料：水泥350kg/m3、碎石1000kg/m3、黄砂650kg/m3、粉煤灰150kg/m3、硅灰100kg/m3、水160kg/m3、聚羧酸减水剂20kg/m3、耐碱玻璃光纤13kg/m3；
(2)先将黄砂和碎石搅拌混合，然后加入水泥、粉煤灰、硅灰继续搅拌混合，再加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，形成混凝土浆料，总的搅拌时间为150s，制成的混凝土浆料出机温度为32℃；
(3)将耐碱玻璃光纤按照需要的图案预先布设在模具中，然后将混凝土浆料采用分层浇注的方式浇注在模具中成型，混凝土浆料浇注到模具中的温度为31℃，浇注完成后用塑料薄膜覆盖，混凝土终凝后，采取浇水或洒水的方式对混凝土表面进行保湿养护。
实施例5
本实施例中透光混凝土预制件的制备方法为：
(1)按照以下组分和每方用量准备混凝土原料：水泥500kg/m3、碎石950g/m3、黄砂670/m3、粉煤灰130/m3、硅灰120kg/m3、水180kg/m3、聚羧酸减水剂18g/m3、耐碱玻璃光纤17g/m3；
(2)先将黄砂和碎石搅拌混合，然后加入水泥、粉煤灰、硅灰继续搅拌混合，再加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，形成混凝土浆料，总的搅拌时间为120s，制成的混凝土浆料出机温度为33℃；
(3)将耐碱玻璃光纤按照需要的图案预先布设在模具中，然后将混凝土浆料采用分层浇注的方式浇注在模具中成型，混凝土浆料浇注到模具中的温度为32℃，浇注完成后用塑料薄膜覆盖，混凝土终凝后，采取浇水或洒水的方式对混凝土表面进行保湿养护。
实施例6
本实施例中透光混凝土预制件的制备方法为：
(1)按照以下组分和每方用量准备混凝土原料：水泥500kg/m3、碎石1050kg/m3、黄砂630kg/m3、粉煤灰170kg/m3、硅灰80kg/m3、水200kg/m3、聚羧酸减水剂21kg/m3、耐碱玻璃光纤10kg/m3；
(2)先将黄砂和碎石搅拌混合，然后加入水泥、粉煤灰、硅灰继续搅拌混合，再加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，形成混凝土浆料，总的搅拌时间为160s，制成的混凝土浆料出机温度为31℃；
(3)将耐碱玻璃光纤按照需要的图案预先布设在模具中，然后将混凝土浆料采用分层浇注的方式浇注在模具中成型，混凝土浆料浇注到模具中的温度为30℃，浇注完成后用塑料薄膜覆盖，混凝土终凝后，采取浇水或洒水的方式对混凝土表面进行保湿养护。
对比例1
未经表面处理剂处理的玻璃光纤，其他与实施例1相同。
对比例2
成膜剂中不添加聚乙烯醇，其他与实施例1相同。
对比例3
采用对比例1中未经表面处理剂处理的玻璃光纤制备透光混凝土预制件，其他与实施例4相同。
对比例4
采用对比例2中的玻璃光纤制备透光混凝土预制件，其他与实施例4相同。
将本发明实施例1-3、对比例1-2中制得的玻璃光纤进行耐碱性试验，具体为将制得的玻璃光纤浸渍在10％的NaOH溶液中，在100℃温度下水浴加热处理1h，然后过滤，再依次用蒸馏水、1％盐酸、蒸馏水、丙酮冲洗过滤玻璃光纤，洗净后于110℃下烘1h，测量玻璃光纤的重量减少率，计算方法为：玻璃光纤重量减少率＝(玻璃光纤原重量-玻璃光纤碱侵蚀后重量)/玻璃光纤原重量，具体测量结果如下表1所示。
表1：实施例、对比例中制得的玻璃光纤碱处理后重量减少率
测试本发明实施例4-6、对比例3-4中制得的透光混凝土预制件的性能，结果如表2所示。
表2：实施例4-6、对比例3-4中透光混凝土预制件的性能
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种玻璃光纤表面处理剂，其特征在于，所述表面处理剂包括以下重量份数的组分：
乙烯醋酸乙烯酯共聚物乳液100份、硅烷偶联剂5-9份、成膜剂4-6份、表面活性剂8-10份、去离子水150-200份。
2.根据权利要求1所述的玻璃光纤表面处理剂，其特征在于，所述表面活性剂包括4-5重量份十二烷基苯磺酸钠和4-5重量份乳化石蜡。
3.根据权利要求1所述的玻璃光纤表面处理剂，其特征在于，所述成膜剂为丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂和聚乙烯醇的混合物，二者的重量比为10:(1-3)。
4.一种耐碱玻璃光纤的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、对玻璃光纤进行酸化处理；
S2、在酸化处理后的玻璃光纤表面涂覆如权利要求1-3任一权利要求所述的表面处理剂，并进行干燥。
5.根据权利要求4所述耐碱玻璃光纤的制备方法，其特征在于，所述酸化处理为将玻璃光纤在酸液中浸渍处理10-30min。
6.根据权利要求5所述耐碱玻璃光纤的制备方法，其特征在于，所述酸液为重量比为10:(5-8)的盐酸和柠檬酸，所述盐酸的浓度为0.05-0.1g/L。
7.一种透光混凝土预制件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将权利要求4-6任一权利要求所述的耐碱玻璃光纤预先布设在模具中，然后将混凝土浆料浇注在模具中成型。
8.根据权利要求7所述的透光混凝土预制件的制备方法，其特征在于，所述混凝土浆料按照每方用量具有如下组分：
9.根据权利要求7所述的透光混凝土预制件的制备方法，其特征在于，所述浇注采用分层浇注的方式进行，每层振捣密实，浇注完成后用塑料薄膜覆盖，混凝土终凝后，采取浇水或洒水的方式对混凝土表面进行保湿养护。
10.根据权利要求7所述的透光混凝土预制件的制备方法，其特征在于，所述混凝土浆料浇注到模具中的温度不大于35℃。
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