[發明專利]一種用于高延性水泥基復合材料的聚乙烯醇纖維的改性方法

有效

• 申請號: 201810026429.6
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108249798B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 郭麗萍;丁聰;柴麗娟;曹園章;徐燕慧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B20/12
• 分類號: C04B20/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

本發提供了一種用于高延性水泥基復合材料的聚乙烯醇纖維的改性方法。由于聚乙烯醇纖維表面含有大量羥基基團，聚乙烯醇纖維表面的羥基會與水泥基體發生反應形成較強化學粘結力，這種強的化學粘結力會使得纖維在拔出過程中被拔斷，從而影響延性的發揮。所述的方法以聚乙烯醇纖維為原料，首先在其表面涂覆一層環氧樹脂，接著在環氧樹脂涂層的表面涂覆一層氣相二氧化硅粉體；本發明的的改性聚乙烯醇纖維由于表面疏水，可以有效的減弱聚乙烯醇纖維與水泥基體的界面強度，降低化學粘接力，在拉伸過程中使得聚乙烯醇纖維在水泥基體中被拔出而不會被拔斷；本發明產品的疏水性能和耐磨滑移性能更加穩定，涂層更加耐磨，且不會影響PVA纖維原有物理力學性能。

技術領域

本發明涉及復合材料的改性技術領域，尤其涉及一種用于高延性水泥基復合材料的以環氧樹脂和疏水氣相二氧化硅為涂層的表面改性聚乙烯醇纖維的方法。

背景技術

高延性水泥基復合材料是近20年發展起來的一種新型纖維增強水泥基復合材料。高延性水泥基復合材料是基于微觀力學、斷裂力學以及統計學基本原理，考慮到纖維性能、基體性能和纖維-基體界面特性，通過系統設計和性能優化而制備的。它具有多縫開裂特征和應變硬化特性以及優異的裂縫控制能力。在受到彎曲和拉伸荷載時，由于開裂處纖維的橋聯作用以及纖維與基體間傳遞應力時裂縫能夠穩定擴展，使得高延性水泥基復合材料表現出明顯的多縫開裂特性和應變硬化行為。因此，相對于傳統的纖維增強水泥基復合材料具有更好的力學性能和耐久性。

聚乙烯醇纖維由于其高強高彈性模量以及相對降低的價格被視為制備高延性水泥基復合材料最為合適的纖維，但是由于聚乙烯醇纖維表面含有大量的羥基，與水泥的親和性較強，在拉伸作用下由于與水泥基體之間較強的粘接力，在拔出過程中導致聚乙烯醇纖維被拔斷，而不是被拔出。從而導致高延性水泥基復合材料性能將會受到嚴重影響。

目前為了調節聚乙烯醇纖維與水泥基體的界面性能，一般對聚乙烯醇纖維表面涂覆油劑（例如中國專利申請號201210468413.3），一方面油劑容易進入水泥基體中，影響水泥基體性能，另一方面纖維表面涂覆油劑在成型攪拌過程中油膜涂層很容易脫落；又例如（中國專利申請號201610375068.7）專利中使用強氧化劑高錳酸鉀對聚乙烯醇纖維表面氧化使聚乙烯醇纖維表面粗糙后再涂抹一層疏水物質，這一方面會破壞聚乙烯醇纖維表面，降低纖維的性能，同時疏水涂層只是依靠涂層與纖維表面的物理吸附力，穩定性也無法保證為了解決這一問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明目的在于提供一種很好調控聚乙烯醇纖維與水泥基體的界面性能，又可以保證涂層的穩定性，又不會對纖維本身造成損傷，用于高延性水泥基復合材料的以環氧樹脂和疏水氣相二氧化硅為涂層的表面改性聚乙烯醇纖維的方法。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種用于高延性水泥基復合材料的聚乙烯醇纖維的改性方法，所述的方法以聚乙烯醇纖維為原料，首先在其表面涂覆一層環氧樹脂，接著在環氧樹脂涂層的表面涂覆一層氣相二氧化硅粉體；改性可以有效的減弱聚乙烯醇纖維與水泥基體的界面強度，在拉伸過程中使得聚乙烯醇纖維在水泥基體中被拔出而不會被拔斷；經過改性的聚乙烯醇纖維表面疏水，降低了纖維與水泥基體的化學粘接力，更有利于高延性水泥基復合材料延性性能的發揮。

本發明所述的環氧樹脂采用溶劑浸泡的方式涂覆在聚乙烯醇纖維的表面，采用溶劑浸泡的方式可以使得環氧樹脂均勻涂覆在纖維表面，同時環氧樹脂的涂覆量容易控制；所述環氧樹脂的涂覆量為聚乙烯醇纖維質量的5%～15%，環氧樹脂用于增加納米氣相二氧化硅與聚乙烯醇纖維的粘結，使得納米氣相二氧化硅與聚乙烯醇纖維的粘結更加穩定，不容易脫落，同時不會影響聚乙烯醇纖維的原有物理力學性能，環氧樹脂涂覆量過低，會導致納米氣相二氧化硅與聚乙烯醇纖維的粘結不足，環氧樹脂涂覆量過高時又會導致纖維彼此間粘性過強，不利于纖維的分散。