[发明专利]高拔出强度建筑增强聚丙烯腈短切纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高拔出强度建筑增强聚丙烯腈短切纤维及其制备方法和应用，主要解决现有技术中存在的纤维在建筑增强材料抗压性能差的问题。通过采用一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维，由聚丙烯腈基原丝制得，其特征在于所述纤维中间为伸直段、两端为卷曲段，所述卷曲段的卷曲密度为0.1‑2个/mm，所述卷曲段的总长度为1‑10mm的技术方案，较好地解决了该问题，具有增强材料抗压性能好的优势，可应用于建筑增强材料的工业应用中。

技术领域

本发明涉及一种建筑增强聚丙烯腈短切纤维及其制备方法和应用，更具体的说，本发明涉及一种用于建筑水泥增强聚丙烯腈纤维及其制备方法和应用。

背景技术

水泥材料是建筑材料中广泛使用的一种基材，它具有可加工性能好、施工工艺简单、价格低廉等一系列优势，可制作水泥砂浆、水泥混凝土等建筑材料。水泥砂浆、水泥混凝土等材料在使用过程中，随着材料中水分的挥发和材料的固化成型，将会在材料中形成大量细孔，这些微小细孔易在材料受力时成为材料发生断裂的缺陷，大量存在的细孔使水泥材料存在易开裂、脆性大等缺点，使增强材料在应用过程中性能显著下降，为其在生活和工业应用带来潜在风险。

在水泥材料中加入有机或无机纤维是一种广泛使用一种抑制水泥材料开裂的常用方法。纤维在水泥材料中的作用主要有三个方面：(1)提高水泥材料的开裂的应力，避免水泥在低应力下的开裂；(2)通过有机纤维的韧性和可吸收能量的特点，增加水泥材料的变形能力，对于水泥材料，其韧性的增加在某些方面较材料强度的增加更为重要；(3)纤维可进一步阻止材料开裂后裂纹的进一步发展，并减少平均裂纹间距。

有机纤维因其可加工性能好、力学性能好等优点在建筑增强材料中得到广泛的使用，常用的有机纤维主要有：聚丙烯腈纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰亚胺纤维等。其中聚丙烯腈纤维具有与水泥材料基体接触好、耐酸碱、耐高温、价格低廉等优点，作为建筑增强纤维得到了广泛的应用。

聚丙烯腈短切纤维增强材料的拉出强度显著影响增强建筑材料的抗压性能，制备具有高拉出强度的聚丙烯腈短切纤维是其生产和研发的重点和难点。

聚丙烯腈纤维制备方式有多种，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、经济性好的优点在很多企业中广泛使用。

建筑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为影响纤维力学性能和纤维与水泥砂浆结合力，最终影响到水泥增强材料的性能。

日本专利JP58120811A，JP60021905A，JP61163149A，JP06115989A，JP08003812A公开了5篇聚丙烯腈纤维的制备过程，但均未表明使材料具有高拉出强度时聚丙烯腈短切纤维所应具有的特性及其具体制备过程。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明主要解决的技术问题之一是现有技术中存在的聚丙烯腈短切纤维建筑增强材料抗压性能差的问题。提供一种高拔出强度的建筑增强聚丙烯腈短切纤维，具有增强材料抗压性能高的特点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的建筑增强聚丙烯腈短切纤维的应用。

为解决上述技术问题之一，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，由聚丙烯腈基原丝制得，其中，所述纤维中间为伸直段、两端为卷曲段，所述卷曲段的卷曲密度为0.1-2个/mm，所述卷曲段的总长度为1-10mm。

上述技术方案中，所述纤维总长度优选为5-32mm，纤维线密度优选为0.7-20dtex。