[发明专利]建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，主要解决现有技术中存在的聚丙烯腈短切纤维增强水泥材料弯曲强度差问题。本发明通过采用包括以下步骤的制备方法：(1)原丝制备：经计量的纺丝原液经过凝固成型、多级凝固牵伸、热水牵伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂再干燥后获得聚丙烯腈纤维原丝；(2)纤维短切：原丝经过短切机进行短切，获得建筑增强聚丙烯腈短切纤维，其中，纺丝原液中丙烯腈含量≤5000ppm，纺丝原液中聚丙烯腈共聚物重均分子量100000‑500000，分子量分布2.0‑5.0的技术方案，较好地解决了该问题，可用于建筑增强聚丙烯腈短切纤维的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，更具体的说，本发明涉及一种水泥建筑材料增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法。

背景技术

水泥建筑材料是广泛使用的一种材料，它具有施工工艺简单可加工性能好、价格低廉、等一系列优势在建筑基础、墙体砌筑和室内外抹灰等方面得到了广泛的应用。但同时也存在易开裂、脆性大等缺点，在水泥建筑材料中加入有机或无机纤维是一种广泛使用的抑制水泥材料脆性开裂的方法。

可用于水泥建筑增强材料使用的合成纤维有聚丙烯腈纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰亚胺纤维等。聚丙烯腈纤维具有强度合适、性价比高的优势在水泥建筑材料中得到了广泛的使用。

以二甲基亚砜为溶剂的一步法制备聚丙烯腈纤维具有纺丝原液固含量高的优点在很多企业中使用。水泥建筑材料增强聚丙烯腈短切纤维制备过程包括聚合、脱单、脱泡、凝固成型、多级凝固牵伸、多级热水牵伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂再干燥、短切等步骤。制备过程中的各个步骤均影响纤维力学性能、纤维与水泥材料的结合力，最终影响到水泥增强建筑材料的使用性能。

聚合原液经过脱单、脱泡后所残留的丙烯腈，一方面对现场生产环境造成显著影响，另一方面所残留丙烯腈在后续加工过程中逸出，在纤维中形成孔洞，成为纤维的内部缺陷，使纤维的力学性能明显下降。聚合原液的大分子结构是制备高性能聚丙烯腈短切纤维的核心，其最为关键的参数为重均分子量和分子量分布。值得注意的是，纺丝原液中丙烯腈含量控制过低将会导致脱单负荷大，增加生产成本；而分子量过大和分子量分布过窄，将会导致纺丝成型困难。

日本专利JP58120811A，JP60021905A，JP61163149A，JP06115989A，JP08003812A公开了5篇建筑增强聚丙烯腈纤维的制备过程，但是上述专利还存在以下问题：

(1)未明确纺丝原液中的丙烯腈残余单体对纤维加工过程的影响和最终纤维及其增强水泥材料力学性能的影响；

(2)未明确制备高强度建筑增强聚丙烯腈纤维最为关键的大分子结构参数-重均分子量和分子量分布对纤维及其增强水泥材料力学性能的影响。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在的聚丙烯腈短切纤维增强水泥材料弯曲强度差的问题。本发明通过一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，较好地解决了该问题，具有聚丙烯腈短切纤维增强水泥材料弯曲强度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)原丝制备：经计量的纺丝原液经过凝固成型、多级凝固牵伸、热水牵伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、热定型、二次上油、油剂干燥后获得聚丙烯腈纤维原丝；

(2)纤维短切：原丝经过短切机进行短切，获得建筑增强聚丙烯腈短切纤维；

其中，所述纺丝原液中丙烯腈含量小于等于5000ppm，纺丝原液中聚丙烯腈共聚物重均分子量100000-500000，分子量分布2.0-5.0。