[發明專利]一種改性聚丙烯纖維及其制備方法和改性聚丙烯纖維增強砂漿混凝土

有效

• 申請號: 201710454907.9
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107099869B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 劉鵬清;傅峰;牟浩;傅思迪;劉澤彬;姜猛進;徐建軍;葉光斗
• 申請（專利權）人: 中山科成化纖有限公司;四川大學
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;C04B28/02;C04B16/06;D01D1/04;D01D5/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明提供一種改性聚丙烯纖維及其制備方法和改性聚丙烯纖維增強砂漿混凝土。本發明提供的改性聚丙烯纖維，按質量份數計，由包括以下組分的原料制備得到：聚丙烯70～95份，復合界面改性劑5～25份，聚丙烯接枝馬來酸酐1～5份；所述復合界面改性劑包括SiO₂、Al₂O₃和CaO。本發明以聚丙烯為原料，通過添加聚丙烯接枝馬來酸酐和復合界面改性劑SiO₂、Al₂O₃和CaO，使得改性聚丙烯纖維具有良好的親水性，在砂漿混凝土中的分散性能好，且增強了纖維與水泥基體的界面性能，纖維增強砂漿混凝土的抗折強度和抗壓強度。

技術領域

本發明涉及功能材料技術領域，特別涉及一種改性聚丙烯纖維及其制備方法和改性聚丙烯纖維增強砂漿混凝土。

背景技術

聚丙烯纖維俗稱丙綸，是由聚丙烯熔融紡絲制得的纖維，于1957年正式開始工業化生產，是合成纖維中的后起之秀。由于丙綸具有生產工藝簡單，相對密度小(0.91g/cm³)、原料與生產成本低，纖維強度高，被廣泛用于漁網、帆布、水龍帶、建筑增強等工業織物。聚丙烯纖維用于混凝土和砂漿中，能夠有效提高砂漿混凝土的抗裂能力，大大提高混凝土的抗滲性能，顯著提高混凝土的抗沖擊性能和耐磨性能，提高混凝土的抗凍性能。因此，丙綸被廣泛用于增強砂漿混凝土。

為了發揮纖維在混凝土和砂漿中的增強作用，纖維除了具備優良的力學性能外，還需要纖維在砂漿混凝土中能夠良好分散，使之發揮良好的阻裂作用；與此同時纖維與砂漿混凝土的界面性能也是影響纖維砂漿混凝土性能的重要因素，當纖維砂漿混凝土承受外在拉力時，載荷由混凝土通過纖維與混凝土界面傳到纖維上面，只有纖維與砂漿混凝土界面粘結充分的情況下，才能充分發揮纖維增強作用。但聚丙烯纖維表面能低，分子鏈上無極性基團，表面疏水，故在砂漿混凝土中不容易分散，且與混凝土的物理化學粘合力也較差，大大影響了聚丙烯纖維增強混凝土的性能。

基于以上原因，改善聚丙烯纖維的親水性，改善纖維與界面的界面強度，提高纖維與砂漿混凝土基體的結合力具有較大意義。混凝土用聚丙烯纖維的改性一般是提升表面粗糙度，增大比表面積，引入親水基團。中國專利CN1743551公開了一種采用表面輻射接枝聚丙烯酸的化學方法處理圓柱型的聚丙烯纖維；中國專利CN1273952介紹了采用偶聯劑改性，射線輻射改性，涂層改性處理。上述兩種方法雖然提升了纖維的親水性，但制造工藝復雜化，不利于工業化生產。

專利US5705233通過等離子體處理纖維，改善纖維與混凝土、砂漿基體之間的界面強度；中國專利CN 1234013采用二醇醚和甘油醚涂覆纖維材料，能有效提升混凝土與纖維的粘合；專利CN1152054、CN1273951、JP7267709、JP1192753中提到了制備異形截面纖維，改善纖維與混凝土、砂漿的分散性；中國專利CN101323507A采用共混二氧化硅的方法制備一種多功能型砂漿混凝土合成纖維。但上述方法制備的纖維存在纖維力學性能低或分散均勻性差等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改性聚丙烯纖維及其制備方法和改性聚丙烯纖維增強砂漿混凝土。本發明提供改性聚丙烯纖維力學性能好，在砂漿混凝土中的分散性好，且與砂漿混凝土的粘結能力好。

本發明提供了一種改性聚丙烯纖維，按質量份數計，由包括以下組分的原料制備得到：聚丙烯70～95份，復合界面改性劑5～25份，聚丙烯接枝馬來酸酐1～5份；所述復合界面改性劑包括SiO₂、Al₂O₃和CaO。

優選的，所述復合界面改性劑包括如下質量含量的組分：SiO₂85～98％，Al₂O₃1～10％，CaO 1～5％。

優選的，所述復合界面改性劑的粒徑為0.1～1μm。