[发明专利]一种改性聚丙烯纤维及其制备方法和改性聚丙烯纤维增强砂浆混凝土

说明书

本发明提供一种改性聚丙烯纤维及其制备方法和改性聚丙烯纤维增强砂浆混凝土。本发明提供的改性聚丙烯纤维，按质量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：聚丙烯70～95份，复合界面改性剂5～25份，聚丙烯接枝马来酸酐1～5份；所述复合界面改性剂包括SiO₂、Al₂O₃和CaO。本发明以聚丙烯为原料，通过添加聚丙烯接枝马来酸酐和复合界面改性剂SiO₂、Al₂O₃和CaO，使得改性聚丙烯纤维具有良好的亲水性，在砂浆混凝土中的分散性能好，且增强了纤维与水泥基体的界面性能，纤维增强砂浆混凝土的抗折强度和抗压强度。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别涉及一种改性聚丙烯纤维及其制备方法和改性聚丙烯纤维增强砂浆混凝土。

背景技术

聚丙烯纤维俗称丙纶，是由聚丙烯熔融纺丝制得的纤维，于1957年正式开始工业化生产，是合成纤维中的后起之秀。由于丙纶具有生产工艺简单，相对密度小(0.91g/cm³)、原料与生产成本低，纤维强度高，被广泛用于渔网、帆布、水龙带、建筑增强等工业织物。聚丙烯纤维用于混凝土和砂浆中，能够有效提高砂浆混凝土的抗裂能力，大大提高混凝土的抗渗性能，显著提高混凝土的抗冲击性能和耐磨性能，提高混凝土的抗冻性能。因此，丙纶被广泛用于增强砂浆混凝土。

为了发挥纤维在混凝土和砂浆中的增强作用，纤维除了具备优良的力学性能外，还需要纤维在砂浆混凝土中能够良好分散，使之发挥良好的阻裂作用；与此同时纤维与砂浆混凝土的界面性能也是影响纤维砂浆混凝土性能的重要因素，当纤维砂浆混凝土承受外在拉力时，载荷由混凝土通过纤维与混凝土界面传到纤维上面，只有纤维与砂浆混凝土界面粘结充分的情况下，才能充分发挥纤维增强作用。但聚丙烯纤维表面能低，分子链上无极性基团，表面疏水，故在砂浆混凝土中不容易分散，且与混凝土的物理化学粘合力也较差，大大影响了聚丙烯纤维增强混凝土的性能。

基于以上原因，改善聚丙烯纤维的亲水性，改善纤维与界面的界面强度，提高纤维与砂浆混凝土基体的结合力具有较大意义。混凝土用聚丙烯纤维的改性一般是提升表面粗糙度，增大比表面积，引入亲水基团。中国专利CN1743551公开了一种采用表面辐射接枝聚丙烯酸的化学方法处理圆柱型的聚丙烯纤维；中国专利CN1273952介绍了采用偶联剂改性，射线辐射改性，涂层改性处理。上述两种方法虽然提升了纤维的亲水性，但制造工艺复杂化，不利于工业化生产。

专利US5705233通过等离子体处理纤维，改善纤维与混凝土、砂浆基体之间的界面强度；中国专利CN 1234013采用二醇醚和甘油醚涂覆纤维材料，能有效提升混凝土与纤维的粘合；专利CN1152054、CN1273951、JP7267709、JP1192753中提到了制备异形截面纤维，改善纤维与混凝土、砂浆的分散性；中国专利CN101323507A采用共混二氧化硅的方法制备一种多功能型砂浆混凝土合成纤维。但上述方法制备的纤维存在纤维力学性能低或分散均匀性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯纤维及其制备方法和改性聚丙烯纤维增强砂浆混凝土。本发明提供改性聚丙烯纤维力学性能好，在砂浆混凝土中的分散性好，且与砂浆混凝土的粘结能力好。

本发明提供了一种改性聚丙烯纤维，按质量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：聚丙烯70～95份，复合界面改性剂5～25份，聚丙烯接枝马来酸酐1～5份；所述复合界面改性剂包括SiO₂、Al₂O₃和CaO。

优选的，所述复合界面改性剂包括如下质量含量的组分：SiO₂85～98％，Al₂O₃1～10％，CaO 1～5％。

优选的，所述复合界面改性剂的粒径为0.1～1μm。