[发明专利]一种混凝土用聚丙烯粗纤维及其制备方法无效
申请号: | 200910184395.4 | 申请日: | 2009-08-19 |
公开(公告)号: | CN101629332A | 公开(公告)日: | 2010-01-20 |
发明(设计)人: | 缪昌文;刘加平;阳知乾;刘建忠;吕进 | 申请(专利权)人: | 江苏博特新材料有限公司;江苏省建筑科学研究院有限公司 |
主分类号: | D01F6/46 | 分类号: | D01F6/46;C04B16/06;D01D5/098;D01D10/02;D01D11/00 |
代理公司: | 南京天翼专利代理有限责任公司 | 代理人: | 汤志武 |
地址: | 211103江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 混凝土 聚丙烯 粗纤维 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯纤维及其制备方法,特别是涉及一种混凝土用聚丙烯粗纤维及其制备方法。
背景技术
混凝土是应用广泛非常重要的建筑材料之一,目前正向高性能、功能化、高耐久性方向发展。但混凝土固有的抗拉强度低、脆性大、韧性差、抵抗形变能力差等缺点制约了其发展与应用。近数十年来,人们通过使用粗合成纤维来增强混凝土,可达到抗裂增韧、优化力学性能、提高抗冲击性能等目的。
按纤维直径大小来划分混凝土用合成纤维,可分为直径小于100微米的细纤维与直径大于100微米的粗纤维。细直径的合成纤维对阻止混凝土的早期塑性开裂非常有效,但由于细纤维的掺量不能过高,因此对硬化混凝土的抗裂、韧性、弯拉强度、抗冲击性等性能的改善幅度有限。传统的钢纤维能减少或阻止硬化混凝土的开裂,提高混凝土韧性与抗冲击性能,却存在钢纤维锈蚀的问题,且掺量高时施工中有结团现象,也会磨损或损害搅拌器/车的容器及输送管道。粗合成纤维是一种新型的增强增韧材料,具有耐腐蚀、易分散等特点且掺量低于钢纤维,能提高混凝土的抗干缩开裂与韧性,在恶劣环境工程中能替代钢纤维或焊接纤维网,抵抗温度应力,在路面工程中使用也不会损坏交通工具的轮胎。可广泛用于喷射混凝土、混凝土路面、桥面及工业地坪、机场跑道、装卸码头和停车场等。
纤维混凝土的韧性指的是基体开裂后继续维持一定抗力的变形能力,通常用与应力-应变曲线下的面积有关的参数来衡量。纤维混凝土的韧性主要归功于纤维,并在很大程度上取决于纤维的长度、直径、体积率与取向以及纤维与水泥基材的界面黏结强度等因素。当混凝土基体开裂后,如纤维与基体界面间有良好的黏结作用,纤维继续承受截面拉力并使基体裂缝逐渐扩展,因纤维具有比基体更大的变形能力,直到纤维与基体界面间的黏结作用失效,黏结力小于纤维承受的拉力,则纤维从基体中被拔出。如果界面间的黏结强度良好,黏结力大于纤维所能承受的拉力,则纤维被拉断。通常纤维从基体中被拔出为多。纤维在被拔出或拉断的缓慢滑移变形过程中吸收大量的能量,因而提高了混凝土的韧性。
从上述分析可以看出,纤维与基材界面的黏结强度、纤维本身的力学性能是影响纤维增韧效果的重要因素。已有的研究表明,抗拉强度大与弹性模量高使钢纤维具有良好的增韧效果,而普通的微细合成纤维则几乎无增韧效果。粗合成纤维作为一种新型的混凝土增强材料,能在一定程度上提高混凝土的韧性,但仍然存在抗拉强度与弹性模量偏低的缺点,影响了其增韧效果。
发明内容
采用粗合成纤维作为混凝土增强材料虽然能在一定程度上提高混凝土的韧性,但仍然存在抗拉强度与弹性模量偏低的缺点,影响其增韧效果。本发明旨在解决此技术问题。
申请人经过研究,发现热致性液晶聚合物可用来改善聚丙烯粗纤维的力学性能,从而使聚丙烯粗纤维对混凝土具有更好的增韧效果。
热致性液晶聚合物(Thermotropic Liquid Crystal Polymer,TLCP)是一种新型的高性能高分子材料,其特点是强度高、模量高,在液晶态下呈现出特有的易流动性、优良的热稳定性和尺寸稳定性、耐化学药品性和耐候性,出色的耐溶剂性,较低的线膨胀系数和密度等优良的综合性能。
TLCP增强机理主要是利用主链型热致液晶高聚物在加工应力下有自发取向形成微纤结构的特性,用热致性液晶聚合物与聚丙烯共混,在挤出、注塑与纺丝等加工过程中,TLCP流动作用取向而原位形成微纤(如图1所示),从而增强基体聚合物。与传统的增强方式相比,用TLCP改性可降低聚丙烯的熔体粘度,改善熔体的流动性能,减少能耗,降低成本。而目前热致性液晶高聚物(TLCP)增强聚丙烯还仅限于在塑料制品中。
基于上述研究,申请人提出了使用热致性液晶高聚物(TLCP)来改性聚丙烯粗纤维,以提高其抗拉强度与弹性模量,使之具有良好的分散性,同时又不影响混凝土的工作性,能在一定程度上减少或抑制硬化混凝土的裂缝,改善混凝土的韧性等力学性能。
本发明所述混凝土用聚丙烯粗纤维包括聚丙烯、重量为聚丙烯加入量0.1%-25%的热致性液晶聚合物、0.1%-5.0%的相容剂、重量为聚丙烯加入量0.1%-0.5%的抗氧化剂和重量为聚丙烯加入量0.1%-0.3%的紫外吸收剂。
上述各组分的优选比例是:包括聚丙烯、重量为聚丙烯加入量0.2%-15%的热致性液晶聚合物、重量为聚丙烯加入量0.5%-3.0%的相容剂、重量为聚丙烯加入量0.1%-0.3%的抗氧化剂和重量为聚丙烯加入量0.15%-0.25%的紫外吸收剂。
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