[發明專利]建筑增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法

在審

• 申請號: 201710425432.0
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109023577A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 李磊;沈志剛;張靜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D01F6/38
• 分類號: D01F6/38;C08F220/46;C08F228/02;C08F220/14;D01D1/02;D01D5/06
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本發明涉及一種建筑增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法，主要解決現有技術中存在的聚丙烯腈短切纖維增強水泥材料彎曲強度差問題。本發明通過采用包括以下步驟的制備方法：(1)原絲制備：經計量的紡絲原液經過凝固成型、多級凝固牽伸、熱水牽伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型、二次上油、油劑再干燥后獲得聚丙烯腈纖維原絲；(2)纖維短切：原絲經過短切機進行短切，獲得建筑增強聚丙烯腈短切纖維，其中，紡絲原液中丙烯腈含量≤5000ppm，紡絲原液中聚丙烯腈共聚物重均分子量100000?500000，分子量分布2.0?5.0的技術方案，較好地解決了該問題，可用于建筑增強聚丙烯腈短切纖維的工業生產中。

技術領域

本發明涉及一種建筑增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法，更具體的說，本發明涉及一種水泥建筑材料增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法。

背景技術

水泥建筑材料是廣泛使用的一種材料，它具有施工工藝簡單可加工性能好、價格低廉、等一系列優勢在建筑基礎、墻體砌筑和室內外抹灰等方面得到了廣泛的應用。但同時也存在易開裂、脆性大等缺點，在水泥建筑材料中加入有機或無機纖維是一種廣泛使用的抑制水泥材料脆性開裂的方法。

可用于水泥建筑增強材料使用的合成纖維有聚丙烯腈纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、碳纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚酰亞胺纖維等。聚丙烯腈纖維具有強度合適、性價比高的優勢在水泥建筑材料中得到了廣泛的使用。

以二甲基亞砜為溶劑的一步法制備聚丙烯腈纖維具有紡絲原液固含量高的優點在很多企業中使用。水泥建筑材料增強聚丙烯腈短切纖維制備過程包括聚合、脫單、脫泡、凝固成型、多級凝固牽伸、多級熱水牽伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型、二次上油、油劑再干燥、短切等步驟。制備過程中的各個步驟均影響纖維力學性能、纖維與水泥材料的結合力，最終影響到水泥增強建筑材料的使用性能。

聚合原液經過脫單、脫泡后所殘留的丙烯腈，一方面對現場生產環境造成顯著影響，另一方面所殘留丙烯腈在后續加工過程中逸出，在纖維中形成孔洞，成為纖維的內部缺陷，使纖維的力學性能明顯下降。聚合原液的大分子結構是制備高性能聚丙烯腈短切纖維的核心，其最為關鍵的參數為重均分子量和分子量分布。值得注意的是，紡絲原液中丙烯腈含量控制過低將會導致脫單負荷大，增加生產成本；而分子量過大和分子量分布過窄，將會導致紡絲成型困難。

日本專利JP58120811A，JP60021905A，JP61163149A，JP06115989A，JP08003812A公開了5篇建筑增強聚丙烯腈纖維的制備過程，但是上述專利還存在以下問題：

(1)未明確紡絲原液中的丙烯腈殘余單體對纖維加工過程的影響和最終纖維及其增強水泥材料力學性能的影響；

(2)未明確制備高強度建筑增強聚丙烯腈纖維最為關鍵的大分子結構參數-重均分子量和分子量分布對纖維及其增強水泥材料力學性能的影響。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明主要解決現有技術中存在的聚丙烯腈短切纖維增強水泥材料彎曲強度差的問題。本發明通過一種建筑增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法，較好地解決了該問題，具有聚丙烯腈短切纖維增強水泥材料彎曲強度高的優點。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種建筑增強聚丙烯腈短切纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)原絲制備：經計量的紡絲原液經過凝固成型、多級凝固牽伸、熱水牽伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型、二次上油、油劑干燥后獲得聚丙烯腈纖維原絲；

(2)纖維短切：原絲經過短切機進行短切，獲得建筑增強聚丙烯腈短切纖維；

其中，所述紡絲原液中丙烯腈含量小于等于5000ppm，紡絲原液中聚丙烯腈共聚物重均分子量100000-500000，分子量分布2.0-5.0。