本發(fā)明屬于阻尼材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法。

背景技術(shù)：

尾礦砂的綜合回收利用問題已受到全社會(huì)的廣泛關(guān)注；然而傳統(tǒng)的鐵尾礦處理方式如尾礦回填、尾礦制磚等方式經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，再如尾礦再選、尾礦制微晶玻璃等方式利用效率低。首先是尾礦砂成分上的差別，不同地區(qū)、工藝造成鐵尾礦砂中成分差異特別大，這是在混凝土中不能大量應(yīng)用的主要原因；其次尾礦砂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常不規(guī)律造成力學(xué)性能上的不穩(wěn)定；最后缺乏鐵尾礦的細(xì)致管理，缺乏成分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不利于其使用。尾礦再選的利用效率低的原因是由鐵尾礦砂本身的特點(diǎn)所造成，尾礦砂中有用金屬含量低，尾礦本身體量大，想再回收其中的金屬對(duì)工藝和設(shè)備的要求加大，所以很難再提取出有用金屬。再有制微晶玻璃的利用效率低主要是由于一些技術(shù)原因比如：制成玻璃的溫度太高成型困難；對(duì)硅含量要求高；不能定量地預(yù)見微晶玻璃的新品種；“稀釋效應(yīng)”有待解決。因此需有一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，利用效率高的方式對(duì)尾礦進(jìn)行處理。對(duì)鐵尾礦砂進(jìn)行表面改性制成阻尼性能更大的顆粒材料可以變廢為寶產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對(duì)于顆粒阻尼材料需求量的日益增大，尾礦砂的需求也變多，可以有效地緩解現(xiàn)在巨大的尾礦砂堆積量。大量研究結(jié)果表明，利用鐵尾礦砂配制的混凝土能夠滿足工作性和強(qiáng)度方面的要求。而尾礦砂本身的相互碰撞與摩擦使具有一定的阻尼性能，可以幫助建筑結(jié)構(gòu)增強(qiáng)阻尼性能，加大抗震強(qiáng)度。其中不同的比重、粒徑、表面粗糙度、填充率對(duì)顆粒的阻尼性能有不同影響。另一方面鐵尾礦的主要成分有sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo等，其中sio2占90％以上。新型阻尼結(jié)構(gòu)材料的研究在環(huán)境振動(dòng)與噪聲控制領(lǐng)域一直是個(gè)研究熱點(diǎn)，而尾礦砂的處置在固廢處理領(lǐng)域也一直是困擾著人們的一個(gè)難點(diǎn)；將鐵尾礦砂改性制成阻尼材料，一方面既解決尾礦砂廢棄造成的環(huán)境問題，另一方面找到一種新的阻尼材料，在建筑、航空等各領(lǐng)域應(yīng)用降低其制造成本。在其他民用領(lǐng)域也同樣有著廣泛應(yīng)用。因此用尾礦砂制作顆粒阻尼材料有著非常重要的意義。且尾礦砂本身成本非常低廉，用尾礦砂為原料制成的顆粒阻尼材料也可以大量減少現(xiàn)有的顆粒阻尼的成本，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：傳統(tǒng)的鐵尾礦處理方式如尾礦回填、尾礦制磚等方式經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，再如尾礦再選、尾礦制微晶玻璃等方式利用效率低。本發(fā)明為尾礦砂的再資源化提供了一種新的有效途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法，所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法利用乙烯基三乙氧基硅烷與苯乙烯進(jìn)行分步改性；乙烯基三乙氧基硅烷作為鐵尾礦砂表面的初步改性劑在尾礦砂表面均勻覆蓋一層乙烯基，乙烯基三乙氧基硅烷的含量控制在乙醇水混合溶液質(zhì)量的1％，乙醇與水溶液的混合質(zhì)量比為90:10；將苯乙烯作為二次改性劑，通過過硫酸鉀引發(fā)作用聚合制得表面覆蓋均勻一層聚合物的尾礦砂，從表面摩擦系數(shù)與表面結(jié)構(gòu)調(diào)控顆粒阻尼性能。

進(jìn)一步，所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法包括以下步驟：

步驟一，配制乙醇-水溶液，醇-水混合質(zhì)量比例為90:10；

步驟二，然后向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷配制成質(zhì)量濃度為1％的溶液；

步驟三，再向其中加入醋酸調(diào)節(jié)ph3-3.5，水解10min；

步驟四，將尾礦砂浸潤在所配得的溶液中使得所有砂子表面濕潤；

步驟五，靜置或攪拌，反應(yīng)5min，再將尾礦砂放入110℃烘箱中烘干；

步驟六，將所制得的樣品倒入純水中攪拌，電機(jī)轉(zhuǎn)速60r/min。再向其中緩慢滴加引發(fā)劑過氧化苯甲酰；

步驟七，取出反應(yīng)后的樣品加入到n,n-二甲基乙酰胺，使附著在顆粒表面多余的聚合物溶解出，過濾溶液，取顆粒物烘干。

進(jìn)一步，所述步驟四中將尾礦砂浸潤在所配得的溶液中使得所有砂子表面濕潤，使砂子溶液配比為每100ml溶液所加入砂子量不超過1000g。

進(jìn)一步，所述步驟六中將所制得的樣品倒入純水中攪拌，電機(jī)轉(zhuǎn)速60r/min。再向其中緩慢滴加引發(fā)劑過氧化苯甲酰。

進(jìn)一步，所述步驟七中取出反應(yīng)后的樣品加入到n,n-二甲基乙酰胺，使附著在顆粒表面多余的聚合物溶解出，過濾溶液，取顆粒物烘干。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法制備的鐵尾礦砂阻尼材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法制備的顆粒阻尼材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法制備的減震材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由所述改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法制備的降噪材料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：乙烯基三乙氧基硅烷與苯乙烯進(jìn)行分步改性，乙烯基三乙氧基硅烷作為一級(jí)改性劑，苯乙烯作為二次改性劑，過硫酸鉀作為引發(fā)劑制得高表面摩擦系數(shù)尾礦砂顆粒阻尼材料，著重從顆粒表面摩擦系數(shù)方面調(diào)控尾礦砂顆粒阻尼；鐵尾礦砂是選礦后的廢棄物，是工業(yè)固體廢棄物的主要組成部分，是一種廉價(jià)的顆粒物質(zhì)，兼具二氧化硅和通用顆粒物的特性。尾礦砂的密度是砂石中較大的，且在很大的溫度和壓力范圍內(nèi)仍能保持良好的摩擦耗能與碰撞耗能；硬度大，耐磨性好；具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性能，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、建筑等領(lǐng)域，開發(fā)前景廣闊；其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中顆粒阻尼器在航天器的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中具有天然的安裝優(yōu)勢(shì)，而其不受環(huán)境限制；以降低無阻尼狀態(tài)下超標(biāo)的載荷。有人在冷端板上加了8個(gè)顆粒阻尼器，測(cè)試結(jié)果表明在極端溫度工況下響應(yīng)下降幅度可達(dá)70％。在建筑方面，有人通過單層和多層鋼框架模型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，探討了砂子、鋼珠等材料作為建筑結(jié)構(gòu)顆粒阻尼材料的減振性能和減振效果。實(shí)驗(yàn)表明:粗砂作為建筑結(jié)構(gòu)的顆粒阻尼材料，可以提供較大的等效阻尼比，能夠明顯減輕結(jié)構(gòu)的大震反應(yīng)。現(xiàn)有的顆粒阻尼材料大多是關(guān)注粒徑與填充率的調(diào)節(jié)而缺乏材料阻尼的改善，本發(fā)明更關(guān)注提高顆粒表面的摩擦系數(shù)，且同時(shí)具有廢棄物資源化利用的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明制備的高表面摩擦系數(shù)與表面層結(jié)構(gòu)粘滯性的尾礦砂顆粒阻尼材料工藝簡(jiǎn)單，藥品消耗少；由于高表面摩擦系數(shù)與表面層結(jié)構(gòu)粘滯性的尾礦砂顆粒阻尼材料改變了尾礦砂表面的成分結(jié)構(gòu)不僅提高表面摩擦系數(shù)，在粘滯性性能上也有所改變，提高了其阻尼性能；其阻尼值較普通的顆粒阻尼材料提高了10％以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的改性表面摩擦系數(shù)和粘滯性的鐵尾礦砂阻尼材料制備方法包括以下步驟：

s101：表面均勻覆蓋乙烯基的尾礦砂顆粒阻尼材料制備：配制乙醇-水溶液，醇-水混合質(zhì)量比例為90:10，向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷配制成質(zhì)量濃度為1％的溶液，再向其中加入醋酸調(diào)節(jié)ph3-3.5，水解10min；

s102：將尾礦砂浸潤在所配得的溶液中使得所有砂子表面濕潤，砂子溶液配比為每100ml溶液所加入砂子量不超過1000g；

s103：靜置或攪拌5min，再將尾礦砂放入110℃烘箱中烘干，得到用于改性的表面均勻覆蓋乙烯基的尾礦砂顆粒；

s104：高表面摩擦系數(shù)尾礦砂顆粒阻尼材料的制備：將干燥后的表面均勻覆蓋乙烯基的尾礦砂顆粒浸泡在苯乙烯中，至使顆粒表面再次全部濕潤，靜置10min，抽濾掉多余的苯乙烯回用；

s105：將所制得的樣品倒入純水中攪拌，電機(jī)轉(zhuǎn)速60r/min；再向其中緩慢滴加引發(fā)劑過氧化苯甲酰，直至反應(yīng)結(jié)束；

s106：取出反應(yīng)后的樣品加入到n,n-二甲基乙酰胺，使附著在顆粒表面多余的聚合物溶解出；過濾，取顆粒物烘干，獲得表面層為聚合物的高表面摩擦系數(shù)尾礦砂顆粒阻尼材料。

下面結(jié)合測(cè)試本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細(xì)的描述。

材料的測(cè)試：將烘干后的尾礦砂顆粒阻尼材料填裝入測(cè)試盒具。配合dmaq800動(dòng)態(tài)熱分析儀測(cè)試阻尼大小和振幅、頻率特性，對(duì)比分析得出表面摩擦系數(shù)參數(shù)對(duì)尾礦砂顆粒阻尼材料的影響。再以能量守恒定律，設(shè)計(jì)坡面，測(cè)量砂粒物體從坡面滑下時(shí)過光電門的時(shí)間，計(jì)算出顆粒表面摩擦系數(shù)對(duì)比兩組測(cè)試數(shù)據(jù)可得出尾礦砂顆粒阻尼和顆粒表面摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。改性后尾礦砂的摩擦系數(shù)更偏向于聚合物本身的摩擦系數(shù)，隨著摩擦系數(shù)的提高，阻尼性能增大。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。