[发明专利]一种利用硅烷对钢纤维进行批量表面处理的装置及方法

说明书

本发明提供了一种利用硅烷对钢纤维进行批量表面处理的装置及方法。该处理过程分为：预处理、流水线处理、二次高温固化、机械切割四个过程。现有的利用硅烷对钢材进行表面处理的对象大多为板材、单根钢纤维或者者钢筋等，且现在的利用硅烷对金属进行表面处理的方式，大多为浸渍涂覆的方式。本发明所采用的大批量处理方式，与单根纤维的处理方式相比，主要是在涂覆阶段，采用流水线式处理方式代替浸渍的处理方式，且在高温固化后，增加机械切割的步骤。本发明提供的流水线式处理方式，实现对钢纤维的批量处理，效率较高，节省人力。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，是一种对钢纤维实现批量处理的装置和工艺。

背景技术

硅烷已被证明是一种优异的偶联剂，可加强两种不同材料之间的界面。特别是硅烷偶联剂的应用，显着提高了各种纤维的结合强度，从而提高了纤维增强复合材料的力学性能。

硅烷涂层不仅确保了钢基材与涂层之间的附着力，而且为化学腐蚀提供了有效的屏障。硅烷已被广泛应用于工业中，并被证明对于处理镀锌钢、不锈钢、铝材等多种金属材料非常有效。纤维的表面处理研究，一般还是采用浸渍的处理方式，如图1(a)所示。当对大量的钢纤维同时进行浸渍处理时，其通常是预先将钢丝切割成大量钢纤维，然后将其同时放置在容器中浸渍，如图1(b)所示。但此种方式会造成钢纤维之间在浸渍过程中相互粘结。虽然可以在处理完成后，采用机械将粘结的纤维打散，然而这导致纤维表面涂层分布不均，且大量的粘结部位并未被涂层包裹。因此，有必要针对钢纤维批量表面处理提供一种新的解决方法。

发明内容

本发明提供了一种利用硅烷对钢纤维进行批量表面处理的方式。现有的利用硅烷对钢材进行表面处理的对象大多为板材、钢筋或单根的钢纤维，且现在的利用硅烷对金属进行表面处理的方式，大多为浸渍涂覆的方式。本发明提供的流水线式处理方式，实现对钢纤维的批量处理，效率较高，节省人力。

本发明具体采用的技术方案如下：

利用硅烷对钢纤维进行批量表面处理的装置，其包括卷轴、收线器、第一酸洗槽、第二酸洗槽和管式炉；所述的卷轴、收线器、第一酸洗槽、第二酸洗槽和管式炉顺次放置，形成连续的流水线；待处理的钢纤维一端缠绕于卷轴上，另一端在辊轴的导向下依次穿过第一酸洗槽和第二酸洗槽的槽腔，然后穿过管式炉的炉膛，最终收卷于收线器上。

作为优选，所述的第一酸洗槽和第二酸洗槽的槽腔中盛有硅烷水解液作为表面处理剂。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置对钢纤维进行批量表面处理的方法，其包括预处理、流水线处理、二次高温固化、机械切割四个过程，具体的流程如下：

1)对钢丝进行预处理；

2)将预处理后的钢丝缠绕于卷轴，以流水线处理方式完成钢丝的批量表面处理；处理过程中，钢丝在收线器的收卷力带动下，依次在第一酸洗槽和第二酸洗槽中利用硅烷水解液对钢丝进行硅烷涂覆处理，然后在管式炉中高温固化；

3)将高温固化处理后的钢丝进行二次高温固化；

4)对二次高温固化后的钢丝进行机械切割，批量得到预设长度的钢纤维。

作为优选，所述的硅烷水解液由硅烷偶联剂或混合硅烷偶联剂在含醇水溶液中水解得到。

进一步的，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的1种或多种。

进一步的，所述的醇为甲醇和乙醇中的一种或二者的混合液。

作为优选，所述的预处理包括对钢丝依次进行酸洗、去离子水清洗、碱洗、去离子水清洗和甲醇清洗。

作为优选，所述的二次高温固化采用可通风的恒温烘箱进行。