[发明专利]一种含OH-HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含OH‑HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维及其制备方法，制备方法为：将含OH‑HBP的聚乙烯醇纺丝液进行干湿法纺丝制得含OH‑HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维；OH‑HBP为HB(G‑G)或HB(I‑G)；HB(G‑G)是以AB为单体，以苹果酸为核分子合成的超支化聚合物，其中，AB由摩尔比为1.0～1.2:2的谷氨酸与甘油反应而成；HB(I‑G)是以CD为单体，以丙三醇为核分子合成的超支化聚合物，其中，CD由摩尔比为1.0～1.2:1的衣康酸与羟胺反应而成；聚乙烯醇纺丝液中聚乙烯醇的含量为35～40wt％，聚乙烯醇纺丝液的粘度为1500～2200Pa·s；制得的高强粗旦聚乙烯醇纤维的纤度为22.2～26.5dtex，断裂强度为14.5～15.6cN/dtex。本发明的方法简单，有效解决了现有技术存在的聚乙烯醇纺丝液粘度过大导致出丝困难、可纺性差等问题，制得的纤维可有效改善混凝土抗裂性差及脆性大等缺点。

技术领域

本发明属于聚乙烯醇(PVA)纤维的技术领域，涉及一种含OH-HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维及其制备方法。

背景技术

混凝土具有原材料丰富、成本低、可塑性强、耐久性好等优势，因此被广泛用于增强土工建筑。由于其高抗拉强度和模量，聚乙烯醇纤维增强混凝土的延性和断裂韧性得到了极大提高，使这些纤维特别适合土木工程应用。根据纤维桥连理论，在拉伸载荷作用下，纤维是基体中应力传递的载体，将裂缝处的应力传递给周围的基体。因此，纤维和基体的界面粘结是水泥基复合材料能否发挥高延性的关键。

然而，传统的混凝土存在断裂强度低、抗裂性差及脆性大等缺点，聚乙烯醇纤维因其断裂强度高、与水泥基混凝土粘合力强、耐环境性能良好等优点，常被用于增强混凝土。但由于普通的高强高模聚乙烯醇纤维的纤度较小，在混凝土中易出现抱合现象，导致每吨混凝土最大纤维掺量仅为1.5公斤左右。而每吨混凝土的高强粗旦聚乙烯醇纤维的最大纤维掺量可达到20公斤左右，因此可在混凝土中形成均匀、密集分布的三维乱向搭接牵连体系，有效的克服脆性大，韧性不足的缺点。随着进一步深入的研究，目前高强粗旦聚乙烯醇纤维在土工建筑领域中的应用将会更加广泛。

若聚乙烯醇溶液含固量过低，很难得到高强粗旦的聚乙烯醇纤维。随着纺丝液含固量的增加，纺丝液细流与凝固浴之间发生双扩散的浓差作用减弱，溶剂的扩散量显著降低，可有效抑制纤维中孔洞的生成，由此得到的初生纤维密度增大、结构均匀性提高，从而得到高强粗旦的聚乙烯醇纤维。因此制备高强粗旦聚乙烯醇纤维的关键因素时需要具备高浓度的纺丝液。但在高强粗旦聚乙烯醇纤维的制备过程存在很多问题，比如，聚乙烯醇大分子链带有大量羟基，羟基之间会通过氢键的相互作用形成交联结构和凝聚缠结结构，这不利于聚乙烯醇大分子链的缠结结构在拉伸过程中解开并形成伸直结构，减弱分子内和分子间氢键作用，提高纤维总拉伸倍数，分子链排列更加规整，纤维取向度增大，粘度过大会导致出丝困难、可纺性差，这在很大程度上限制了高强粗旦聚乙烯醇纤维在土工建筑领域中的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的聚乙烯醇纺丝液粘度过大导致出丝困难、可纺性差等问题，提供一种含端羟基超支化聚合物(OH-HBP)的高强粗旦聚乙烯醇纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含OH-HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维的制备方法，将含OH-HBP的聚乙烯醇纺丝液进行干湿法纺丝制得含OH-HBP的高强粗旦聚乙烯醇纤维；