[發明專利]一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法

有效

• 申請號: 202010439847.5
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111535020B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張偉;楊帆;魏發云;徐笑;王海樓;謝單單;王洛豪
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M15/00;C04B20/02;D06M101/28;C04B16/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提供了一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法，包括如下步驟：S10制備改性PAN纖維，采用堿性極強的端氨基超支化聚合物改性PAN纖維獲得超支化聚合物包覆的改性PAN纖維；S20制備納米SiO₂分散液，將第二預設濃度的納米SiO₂溶液攪拌分散2h，超聲分散40min，獲得所述納米SiO₂分散液；以及S30制備高強高模PAN纖維，將所述改性PAN纖維加入納米SiO₂分散液中反應一定時間后經后續處理獲得高強高模PAN纖維。本發明的一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法，采用氨基超支化聚合物改性PAN纖維，并將納米二氧化硅接枝到改性PAN纖維表面，極大地提高了PAN纖維在水泥中的融合性、分散性以及纖維?混凝土間界面結合力。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法。

背景技術

混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，應用范圍廣泛，需求量大。但混凝土具有抗壓強度高，但抗拉強度較差，抗沖擊性差的特點。為了改善混凝土材料脆性大、容易開裂的弊病，一般采用在混凝土中摻入纖維來提高混凝土的抗拉強度和抗裂性、抗沖擊性能。主要是由于纖維的抗拉強度大、延伸率高，使混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊強度及延伸率和韌性得以提高，控制了基體混凝土裂紋的進一步發展，從而提高混凝土的抗裂性。有機纖維由于其重量輕、耐腐蝕等優點，在混凝土領域也得到了廣泛的應用。常用的有機纖維有聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)纖維等。

其中，PAN纖維因其抗拉強度和彈性模量高，抗紫外和耐高溫、耐嚴寒能力強，成為增強混凝土的最受歡迎的纖維之一。纖維大分子鏈上有許多氰基(-CN)，可以形成分子間和分子內的氫鍵作用，使分子鏈排列緊密，化學穩定性好，但是，作為增強材料的PAN穩定的化學結構將會使纖維在水泥基中融合性差、分散性差，且纖維-混凝土間界面結合力不高等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法，采用氨基超支化聚合物改性PAN纖維，并將納米二氧化硅接枝到改性PAN纖維表面，極大地提高了PAN纖維在水泥中的融合性、分散性以及纖維-混凝土間界面結合力。

為了實現以上目的，本發明采取的一種技術方案是：

一種混凝土用高強高模PAN纖維的改性方法，包括如下步驟：S10制備改性PAN纖維，采用堿性極強的端氨基超支化聚合物改性PAN纖維獲得超支化聚合物包覆的改性PAN纖維；S20制備納米SiO₂分散液，將第二預設濃度的納米SiO₂溶液攪拌分散2h，超聲分散40min，獲得所述納米SiO₂分散液；以及S30制備高強高模PAN纖維，將所述改性PAN纖維加入納米SiO₂分散液中反應一定時間后經后續處理獲得高強高模PAN纖維。

進一步地，所述步驟S10包括如下步驟：S11將第一預設濃度的端氨基超支化聚合物溶于去離子水中，攪拌分散2h，配置得超支化聚合物溶液；以及S12將PAN纖維和所述超支化聚合物溶液置于水熱反應釜中，再第一預設溫度條件下，反應第一預設時間獲得所述改性PAN纖維。

進一步地，所述的第一預設濃度包括0.1g/30ml～1g/30ml；所述第一預設溫度包括100℃～200℃，所述第一預設時間包括2h～10h。

進一步地，所述第二預設濃度包括0.1％～6％。

進一步地，所述步驟S30包括如下步驟：S31制備高強高模PAN纖維混合物，將所述改性PAN纖維加入所述納米SiO₂分散液中，在第二預設溫度下，經第二預設時間反應，獲得所述高強高模PAN纖維混合物；以及S32制備高強高模PAN纖維，將所述高強高模PAN纖維混合物經清洗和烘干后獲得高強高模PAN纖維。