[發(fā)明專利]拉伸聚烯烴纖維

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201580056165.3
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN107074654A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔靖;B·費(fèi)希特恩施拉格爾;R·凱拉特;A·克勞斯;R·瑞尼克;E·艾提歐戈伯
• 申請（專利權(quán)）人: 建筑研究和技術(shù)有限公司
• 主分類號: C04B16/06
• 分類號: C04B16/06;C04B28/02;C04B28/04;C04B28/10;C04B28/14;D01F1/10;D01F6/46;C04B20/00
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11285
• 代理人: 鐘守期,楊月

本發(fā)明涉及具有改性的親水性的拉伸聚烯烴纖維、這些纖維在無機(jī)粘合劑組合物中的用途，以及含有這些纖維的無機(jī)粘合劑組合物。

基于水硬性及非水硬性粘合劑的建筑材料和結(jié)構(gòu)材料為根據(jù)具體需要利用復(fù)合纖維調(diào)節(jié)物理性能的實(shí)例?；炷梁蜕皾{為相對脆性的材料，該材料的拉伸強(qiáng)度通常遠(yuǎn)低于其壓縮強(qiáng)度。因此，在正常情況下，需要將混凝土增強(qiáng)(通常使用鋼筋輥)。使用各種類型的短的、無規(guī)分布的纖維對混凝土或砂漿進(jìn)行額外增強(qiáng)以滿足現(xiàn)代建筑業(yè)的需要正變得日益受到歡迎。其主要目的不僅在于提高建筑材料的韌性(抗裂性)，還在于改善拉伸強(qiáng)度(開裂強(qiáng)度)和延展性。

砂漿為細(xì)集料與水硬性水泥的混合物，而混凝土還含有粗集料。水泥成分被用作構(gòu)成其中嵌入集料的基質(zhì)的合成無機(jī)材料?；炷梁蜕皾{混合物也可含有火山灰和其他常用于常規(guī)及專門用途的摻混物，由此對未硬化及硬化的無機(jī)粘合劑組合物的物理性能進(jìn)行改性。水泥通常包含無水結(jié)晶硅酸鈣(C₃S和C₂S)、石灰和礬土。在水的存在下，所述硅酸鹽反應(yīng)形成水合物和氫氧化鈣。水泥的硬化結(jié)構(gòu)取決于新形成的晶體的三維特征和復(fù)合排列，該硬化結(jié)構(gòu)從本質(zhì)上來說取決于組分的量、固化時(shí)間以及混凝土集料的組成。在硬化過程中，塑性、化學(xué)或脫水收縮可能產(chǎn)生導(dǎo)致缺陷和收縮裂縫的空隙。此外，混凝土和砂漿中的硫酸鹽侵蝕經(jīng)常是造成內(nèi)壓力(其在材料內(nèi)產(chǎn)生裂縫)的原因，并因此使得由這種材料制成的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

在減少潛在缺陷的方法中，已將纖維引入無機(jī)粘合劑組合物中以增強(qiáng)最終的基質(zhì)。界面結(jié)合強(qiáng)度決定許多重要的復(fù)合性能，例如整體復(fù)合強(qiáng)度、延性、能量吸收性等。已做出了大量努力來增強(qiáng)或提高多種復(fù)合材料、特別是混凝土中纖維與基質(zhì)界面處的結(jié)合能力和相容性。各種纖維——天然的和合成的——已被用于無機(jī)粘合劑組合物中以提高由諸如混凝土混合物制得的最終結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性。所述纖維的實(shí)例為天然材料，例如基于纖維素的纖維，如棉、粘膠絲、大麻、黃麻、劍麻、馬尼拉麻、竹、纖維素、再生纖維素(例如)；來自合成材料，如聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、芳族聚酰胺和聚烯烴；以及來自無機(jī)礦物材料或基于金屬的材料，如碳、玻璃、礦物棉、玄武巖、氧化陶瓷和鋼。

由所述材料制備的多種形狀及尺寸的纖維正用作穩(wěn)定劑和增強(qiáng)部件，其中，鋼纖維被普遍用于大多數(shù)應(yīng)用。然而，鋼向水泥基組合物中引入了腐蝕的問題。常用的合成纖維的實(shí)例為聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯醇，它們?nèi)看嬖谝韵聠栴}中的一種或多種，例如高成本(如聚乙烯醇)、低拉伸強(qiáng)度或低界面結(jié)合性(如聚丙烯)。在基質(zhì)中，纖維通常是無規(guī)定向的。

大多數(shù)纖維用作增強(qiáng)劑的局限源自于拔出強(qiáng)度低(基于潤濕性能差)以及對基質(zhì)的附著力低(界面結(jié)合性低)和對水泥基材料的附著力低。纖維增強(qiáng)混凝土的破壞最初是由于纖維的拔出或剝離。因此，纖維增強(qiáng)混凝土的破壞不會(huì)在裂縫開始后突然地發(fā)生。由于纖維對基質(zhì)的結(jié)合主要是機(jī)械性的，文獻(xiàn)指出，為獲得纖維與基質(zhì)材料之間良好的附著力，通常必須進(jìn)行化學(xué)或物理的預(yù)處理。多種機(jī)理已知并記載于文獻(xiàn)中，并且被用于提高纖維對無機(jī)粘合劑組合物的界面結(jié)合性(Li V.C.等,Advanced Cement Based Materials,1997,第6卷,1-20)。例如，增大纖維的表面積是增加纖維與基質(zhì)之間的界面面積的一種方法。這種表面積的增大提高了對基質(zhì)的機(jī)械結(jié)合，并且可以例如通過纖絲化工序來實(shí)現(xiàn)。另外的引起基質(zhì)-纖維界面和機(jī)械結(jié)合改善的對纖維表面的調(diào)整已經(jīng)得到了運(yùn)用，例如扭轉(zhuǎn)、壓紋、卷邊以及向纖維中引入鉤狀物。

其他的表面改性方法也使得纖維與基質(zhì)之間的附著力增加。利用例如以SiCl₄對聚丙烯纖維進(jìn)行的等離子體處理，將極性基團(tuán)引至表面上，由此提高纖維的反應(yīng)性和潤濕性能(US 5,705,233)。這引起了對水泥基基質(zhì)的相容性和結(jié)合性的改善，并最終使得各纖維的拔出強(qiáng)度提高。然而，在含有鋼的水泥基基質(zhì)中，等離子體處理后殘留的氯離子很可能開始腐蝕鋼。

WO 97/32825公開了提高包含增強(qiáng)纖維的水泥基質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度的方法。所述增強(qiáng)纖維通過使用可激發(fā)氣體的等離子體處理來制備。然而，經(jīng)等離子體處理的纖維存在等離子體處理的增強(qiáng)效果隨時(shí)間消逝的問題。