[發(fā)明專利]一種用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210079631.8
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102720067A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王有富;李文剛;趙炯心;劉國平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海羅洋新材料科技有限公司
• 主分類號: D06M15/643
• 分類號: D06M15/643;D06M15/05;D06M13/224;D06M11/79;D06M101/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇紡絲過程中使用的油劑，具體涉及一種用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑。?

背景技術(shù)

聚乙烯醇纖維的價格低、密度小、粘結(jié)力高、分散性好、易于攪拌；與其他合成纖維相比，聚乙烯醇纖維親水性好、彈性模量高，并且具有高比表面積，與水泥混凝土相容性好，適用于各種等級的水泥，增強(qiáng)效果明顯。另外，其耐光性和耐堿性也好，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，添加用量小(用量僅為石棉的1/5)，且被公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的取代石棉的材料，因此目前對聚乙烯醇在混凝土的應(yīng)用與研究越來與廣泛。?

纖維與混凝土基體之間的相互作用是通過纖維與混凝土基體界面粘結(jié)來實現(xiàn)的，因此，纖維與混凝土基體界面的結(jié)合力是影響纖維發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。聚乙烯醇纖維增強(qiáng)水泥機(jī)理：由于聚乙烯醇纖維含有極性基團(tuán)，其分子鏈上的-C-OH與水泥水化產(chǎn)物-OH基團(tuán)形成氫鍵，在纖維表面會粘附著較多的水化產(chǎn)物，在纖維和水泥基體間存在化學(xué)結(jié)合層，從而增進(jìn)了界面的致密性和加強(qiáng)了界面的粘結(jié)，擴(kuò)大了聚乙烯醇纖維阻裂增強(qiáng)的界面效應(yīng)范圍。因此如機(jī)場跑道、碼頭、水庫大壩及鐵道公路等對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高的土建工程中都應(yīng)用到聚乙烯醇纖維增強(qiáng)。?

用于增強(qiáng)混凝土的短纖維應(yīng)該具備兩個條件：(1)纖維的強(qiáng)度和模量要盡可能與基體相互匹配；(2)纖維與基體之間的粘結(jié)力要保證所受的力通過界面?zhèn)鬟f給纖維。然而，目前市場上及研究者大多只是注重了賦予聚乙烯醇纖維高強(qiáng)高模化的改進(jìn)，而忽視了聚乙烯醇纖維與水泥混凝土的界面結(jié)合性能的提高；而且聚乙烯醇纖維的研究只注重紡絲原料、工藝及設(shè)備的改進(jìn)，而鮮有研究者注意到聚乙烯醇紡絲油劑的重要性，這在一定程度上限制了聚乙烯醇在土建工程中的應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的紡絲油劑各組分相互協(xié)調(diào)、合理復(fù)配，綜合性能優(yōu)良，賦予纖維很好的平滑和集束等特性。該紡絲油劑不僅能夠保持聚乙烯醇纖維本身的較高的強(qiáng)度和模量、良好分散性、高耐光性和耐堿性等優(yōu)點，關(guān)鍵是其中的含極性基團(tuán)易形成氫鍵組分能夠一方面與水泥水化后產(chǎn)物之間復(fù)合形成氫鍵，保持良好的粘結(jié)力，另一方面也能與聚乙烯醇纖維表面大量羥基形成氫鍵，也形成較強(qiáng)的附著力，這樣保證了聚乙烯醇與水泥混凝土基體?之間的粘結(jié)力得到很大幅度的提高，同時也使得增強(qiáng)基體的高性能化。?

本發(fā)明所提供的用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑的有效成分由組分A：聚纖維素季銨鹽，組分B：單甘油脂肪酸酯，組分C：氨基改性硅油，組分D：納米級無機(jī)二氧化硅，按照一定比例混合而成，親水親油值控制在10-16范圍。?

如上所述的組分A聚纖維素季銨鹽為抗靜電劑：聚纖維素季銨鹽由于含有纖維素大分子鏈組分，含有大量得羥基，具有良好的吸濕性從而加纖維表面水分，并且鏈端季銨鹽組分的存在，在吸濕后電導(dǎo)率增加，纖維紡絲過程中所帶電荷會被迅速排除，因而是一種優(yōu)良的抗靜電劑，同時其本身所攜帶的大量羥基能夠同時與增強(qiáng)組分和基體組分形成優(yōu)異的粘合力。?

如上所述的組分B單甘油脂肪酸酯為乳化劑：甘油單酸酯通常以未反應(yīng)的甘油、甘油單酸酯、甘油二酸酯和甘油三酸酯的混合物形式獲得，優(yōu)選的甘油單酸酯例子包括甘油單月硅酸酯、甘油單癸酸酯和甘油單辛酸酯，起乳化、抗靜電、平滑、集束、潤濕等作用。?

如上所述的組分C氨基改性硅油為平滑劑：氨基改性硅油由于其異常柔順的硅氧烷主鏈結(jié)構(gòu)使得其具有良好的平滑性，能保證纖維在紡絲過程中不會因摩擦大而產(chǎn)生短頭，而缺少氨基改性硅油組份將無法順利生產(chǎn)；同時，通過氨基對硅氧烷的接枝改性，氨基可以與纖維表面的羥基形成氫鍵，附著力強(qiáng)，在纖維表面可形成一層平滑膜層。?

如上所述的組分D納米級無機(jī)二氧化硅為改性劑：納米級無機(jī)二氧化硅優(yōu)選為粒徑1-200nm的水分散凝集膠體二氧化硅，即為納米級二氧化硅分散在水中的膠體溶液(硅溶膠)，由于其表面富羥基(硅醇基)，一方面可以與聚乙烯醇纖維表面羥基形成氫鍵結(jié)構(gòu)，另一方面其本身具有優(yōu)良的粘結(jié)性能，為纖維與水泥增強(qiáng)過程中提供了良好的界面結(jié)合力。?

如上所述的一種用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑的主要實現(xiàn)過程：取16-30份的聚纖維素季銨鹽，12-28份單甘油脂肪酸酯，32-55份氨基改性硅油，1-5份納米級無機(jī)二氧化硅。首先按上述各組分的重量百分比，先將單甘油脂肪酸酯加熱到50～65℃，然后分別將其他幾種組份倒入不銹鋼的配置釜中攪拌混合均勻，最后將單甘油脂肪酸酯倒入與其混合，攪拌1～2小時即可得到性能優(yōu)良的紡絲油劑。?

本發(fā)明的有益效果為：?