[發明專利]一種水泥制品用聚乙烯醇纖維紡絲油劑

有效

• 申請號: 201610271861.2
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105887246B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 蔣國忠;張立軍;王力軍;蔣紅霞;劉秀偉;蔣韶賢;李昳;鄧希平
• 申請（專利權）人: 常州市靈達化學品有限公司
• 主分類號: D01F11/06
• 分類號: D01F11/06
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙)32302
• 代理人: 路接洲

技術領域

本發明涉及建筑用水泥制品技術領域，尤其是一種水泥制品用聚乙烯醇纖維紡絲油劑。

背景技術

水泥制品用聚乙烯醇(PVA)纖維為高強高模PVA纖維，制造方法有六種：濕法加硼紡絲、干濕法紡絲、凝膠紡絲、相分離紡絲、交聯紡絲、聚醋酸乙烯醇解直接紡絲法，目前我國以采用第一種方法為主。

濕法加硼紡絲是在PVA溶液中加入硼酸作為交聯劑，與PVA形成交聯凝膠結構，減少大分子纏結以利于高倍拉伸，形成高取向和高結晶的高強高模PVA纖維，典型工藝如下：

PVA粉→水洗→溶解→脫泡→紡絲(堿性凝固浴)→濕熱拉伸→酸中和→濕熱拉伸→水洗→上油→干熱拉伸→干熱拉伸(220～240℃)→上油→切斷→成品。

整個工藝過程一般分兩次上油，第一次上油需要油劑有良好的滲透性，為數萬根纖維內外層均能提供適宜的平滑及抱合性，消除靜電，以保證干燥及干熱拉伸過程中不粘連；另外，由于220～240℃的高溫拉伸，還要求油劑必需有良好的耐熱性。第二次上油主要提供纖維切斷時的抗靜電性、短纖松散性和在水泥中的分散性。

目前，國內發表的有關油劑方面研究的文獻較少，檢索到的主要文獻如下：

專利號ZL 201210079631.8，公開了一種用于土建工程的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑，組份成分：抗靜電劑—聚纖維素季銨鹽，16～30份；乳化劑—單甘油脂肪酸(C8～C12)酯，12～28份；平滑劑—氨基改性硅油，32～55份；改性劑—納米級無機二氧化硅，1～5份。

專利號ZL 201210078776.6，公開了一種用于增韌水泥混凝土的聚乙烯醇纖維用紡絲油劑，組份成分：抗靜電劑—脂肪烷基酰醇胺，16～30份；平滑劑—C18～C22ω-3或ω-6不飽和脂肪酸，12～28份；穩定劑—烷基聚氧乙烯醚，32～55份；添加劑—異丁基或正辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基或三氟己基三甲氧基硅烷等，3～10份。

該兩種油劑中，由于含有分子量較小的成分較多(＞12％)，在220℃干熱拉伸工藝中發煙量較大。

另外，該兩項專利均具有油劑對纖維的表面改性功能。專利號ZL201210079631.8公開的油劑中含有“聚纖維素季銨鹽”和“納米級無機二氧化硅”極性基團的成分，易與水泥水化后的產物和聚乙烯醇纖維表面大量羥基之間形成氫鍵，大幅度的提高聚乙烯醇與水泥混凝土基體之間的粘結力。

專利號ZL 201210078776.6公開的油劑含有的非極性物質：烷基烷氧基硅烷或鹵代烷基烷氧基硅烷，能夠對聚乙烯醇纖維表面的極性基團起到一定的“屏蔽效應”，避免與基體界面形成應力集中，提高水泥混凝土的韌性。

纖維在水泥基體復合材料中的作用，主要表現在：增韌、增強、阻裂，復合材料只有能夠產生拉伸應變硬化特性才能達到增強增韌的目的。纖維與水泥基體界面的作用力性質可包括：纖維與水泥基體界面的化學粘結力、纖維滑移時的摩擦粘結力以及部分纖維拔出時的滑移硬化。

研究表明，PVA纖維表面的羥基，可以與復合材料中的水化水泥產物形成氫鍵，在纖維與水泥之間存在著化學結合層，使抗拉強度與彈性模量分別高出水泥砂漿百倍、十倍的高模高強PVA纖維，可以有效增強水泥基體復合材料。

但是，一般未經處理的PVA纖維表面分布有大量的羥基，使大量水化水泥產物聚集并緊緊的粘結在纖維表面，使纖維與水泥混凝土基體形成非常強的化學粘結力，引起應力集中，在受拉時，纖維不易拔出，多數被拉斷，致使增韌有限。

早在2001年，已有國外學者用適量潤滑油對纖維表面進行處理，降低了纖維與水泥基體的化學粘結力，使部分纖維在裂縫繼續發展的時候不是被拉斷，而是從水泥基體中拔出，并且在拔出的過程中有較強的滑移硬化特性，由此使PVA復合材料在低纖維摻量(2％)條件下的單軸極限拉伸應變達到4％～8％。

在專利號ZL 201210078776.6公開的油劑情況下，平滑劑—二十二碳六烯酸、γ-亞麻酸等的ω-3或ω-6不飽和脂肪酸，添加劑—異丁基或正辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基或三氟己基三甲氧基硅烷等硅烷偶聯劑等，二者組合，實現在紡絲過程中對纖維表面羥基的屏蔽，達到增韌目的，應該是一種較佳的選擇，但該兩種原料價格偏高，影響油劑經濟性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：基于上述問題，本發明提供一種水泥制品用聚乙烯醇纖維紡絲油劑，針對濕法加硼紡絲法制備高強高模PVA纖維紡絲，本發明采用兩種不同組成成分的油劑，分別滿足纖維拉伸工藝和纖維切斷及使用過程的要求，保證纖維的可紡性和提高纖維使用性能，減少環境污染，改善工作環境。