[發明專利]一種混凝土適用型聚乙烯醇纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202010650497.7
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111778580A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 姜家保;王平林;沈瑞;張曉春;田宗杰;伍岳;吳建軍
• 申請（專利權）人: 安徽皖維高新材料股份有限公司
• 主分類號: D01F6/50
• 分類號: D01F6/50;D01F1/10;D01D5/06;D01D10/06;C04B16/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種混凝土適用型聚乙烯醇纖維及其制備方法，是將聚乙烯醇原料和添加劑溶解在純水中，形成的聚乙烯醇紡絲原液經凝固成型、濕熱拉伸和熱處理，即獲得混凝土適用型聚乙烯醇纖維，其中的添加劑包括硼酸、醋酸、PEG2000、聚氧乙烯脂肪胺醚和酰胺類添加劑。本發明制備得到的聚乙烯醇纖維強度高、力學性能良好、分散性好，短纖維能均一地分散在混凝土材料中，可提高建筑材料的韌性和抗沖擊強度級抗震能力，而且該纖維耐氣候性能良好，能有效控制砂漿和混凝土因塑性收縮及溫度變化等因素引起的裂紋，防止及抑制裂縫的形成與發展，可廣泛應用于混凝土、水泥制品及其它特殊領域。

技術領域

本發明涉及聚乙烯醇纖維的制備方法，具體涉及一種混凝土適用型聚乙烯醇纖維及其制備方法。

背景技術

在水泥混凝土工程界，較常使用的抗裂增強纖維材料有鋼纖維、高強高模聚乙烯醇(PVA)纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維、石棉等，綜合比較，高強高模PVA纖維是混凝土抗裂增強的理想材料。在攪拌混凝土時摻入一定數量的高強高模PVA纖維，制成一種宏觀勻質的聚乙烯醇纖維混凝土混合材料，可以很好地增強混凝土的抗裂性。長期以來許多專家學者不斷探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增強韌性和延性)的各種方法和途徑。目前歐美與日本等國家已經對高韌性纖維混凝土(ECC)進行了大量的理論與試驗研究工作，并已經在實際工程中得到了較為廣泛的推廣和應用。雖然PVA纖維在建筑領域取得了一定應用，但其力學、分散性以及建筑適用性等方面仍缺乏系統的研究，目前，我國在纖維混凝土的研究仍以借鑒國外的理論與經驗為主，工程應用也缺少相應的施工技術規范。2012年，受國家工業和信息化部委托，安徽皖維高新材料股份有限公司主持起草了《高強高模聚乙烯醇超短纖維》國家行業標準(FZ/T 52023-2012)，標準規定HTM(高強力模量)4纖維斷裂強度≥14CN/dtex(1750Mpa)、模量≥320CN/dtex(40GPa)、線密度2.00±0.30dtex、纖維分散性一級品率≥78％。而用于摻入混凝土的聚乙烯醇纖維其強度、分散性及建筑適用性要求則更高，雖然國家暫無規定的標準，但是行業內要求纖維強度要達到1750Mpa、模量達到40Gpa、線密度達到10dtex。

專利CN201110300982.2介紹了一種聚乙烯醇纖維及其制備方法和應用，它是通過原液制備、濕法紡絲和熱處理步驟制得的，其線密度為6.0～10.0dtex、強度為11.0～14.0cN/dtex、模量為270～320cN/dtex、伸度為7.0～9.0％。但是其凝固浴使用的是強堿性的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉腐蝕性極強，對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等都有腐蝕作用，與金屬鋁和鋅、非金屬硼和硅等反應放出氫，同時氫氧化鈉屬中等毒性，所以用氫氧化鈉溶液作為凝固浴是非常危險的。

專利CN201110238175.2介紹了一種高強度、高模量、高熔點PVA纖維及其制造方法，它是由含硼凝膠濕法紡絲法制造了強度≥13.5CN/dtex、模量≥320CN/dtex、初熔點≥108℃、總拉伸倍數達13.0-14.5倍的PVA纖維。但是其線密度還是偏低，采用的是臥式紡絲技術，纖維是通過熱風循環干燥加熱的。

專利CN201210079633.7介紹了一種熔紡高強高模聚乙烯醇纖維的制備方法，該方法中所使用的增塑劑同樣也是水，無法達到聚乙烯醇改性的效果，很難實現聚乙烯醇的熔融；其制得的纖維斷裂強度≥8CN/dtex(1000MPa)、模量≥25Gpa，遠低于混凝土適用型聚乙烯纖維的合格指標。專利CN201210079070.1介紹了一種高強高模聚乙烯醇纖維及其熔融紡絲方法，雖然增塑劑里面增加了多元醇，但是其產品的指標也同樣存在差距。

研究發現當提高原液吐出量，其他條件不變的情況下，纖維的線密度提高，但是在同等操作條件下纖維的強度及模量降低，不能滿足混凝土用聚乙烯醇纖維的要求，所以在提高纖維的線密度時，還要提高其力學性能。

發明內容

基于上述現有技術存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種力學性能優、線密度高及混凝土適用性強的聚乙烯醇纖維及其制備方法。