[发明专利]高性能化混凝土用改性聚合物微纤维及其生产方法

说明书

本发明涉及用于高性能化混凝土的聚合物微纤维改性技术。改性后的聚合物微纤维作为混凝土的次要加强筋，可大大提高混凝土的综合性能。

将聚合物微纤维作为混凝土的掺和料是80年代中期，由美国军队工程团首先研制并开发应用的。微纤维作为一种次要的混凝土加强系统，其最大的优点是可大幅度地减轻混凝土的塑性龟裂，改善混凝土的综合性能。英国专利GB1130612提出了以裂膜聚丙烯纤维代替传统的增强纤维。由于聚丙烯具有优良的抗腐蚀性，能与水泥基材相互粘着，故显示出增强纤维应用的特性，但聚丙烯裂膜纤维表面光滑，与水泥混和不易分散，局部产生成团现象，因而影响了聚丙烯裂膜纤维的增强效果的发挥。美国专利US42617542对英国专利GB1130612进行了改进，即先将裂膜纤维与纯硅酸盐水泥高速混和，使其在水泥中得以均匀分散，之后再加入沙、水搅和，浇注成型，由此达到改善的目的。然而，裂膜纤维的纤维化是借助于它与纯水泥的高速搅和而实现的，这样严格的搅和与二步混和，给建筑施工带来诸多困难与不便，而且聚丙烯裂膜纤维的纤维化与分散均匀性也较难控制。山东虎山实业集团有限公司的专利公开号为CN1152054A的专利对以上2种专利作了进一步的改进，即在纺丝过程中添加聚丙烯β晶成核剂，使其形成的表面由原来的光滑表面变成为节粒状粗糙表面，并使纤维的截面为丫形以增加其接触表面。该专利技术加工生产的聚丙烯纤维，在混凝土中的分散性以及与混凝土的相互粘着力均有改善，加工制作的混凝土，其综合性能也有一定程度的提高。但由于微纤维表面的粗糙度还不高，与混凝土直接作用的纤维表面仍为聚丙烯纤维，而聚丙烯纤维本身又具有疏水性，与极性物质不相容，因此，在混凝土中的分散性及与混凝土的相互粘着握裹力均不高，用其加工成的混凝土综合性能也不够理想。并且纤维表面的形状是在纤维的抽纺过程中形成的，要获得该纤维，设备投资费用高。

本发明的目的是针对已有技术的不足之处而向人们公开一种用于高性能化混凝土的，表面粗糙度高，可避免聚合物纤维直接与水泥相互粘着作用，分散性能好，相互粘着握裹力强的改性聚合物微纤维及其生产方法。

实现上述发明目的的用于高性能化混凝土的改性聚合物微纤维由聚合物微纤维本体和涂覆于其表面的联接剂构成，纤维表面呈绒毛状。所说的聚合物纤维可以是聚丙烯纤维、聚酯纤维、碳纤维、尼龙纤维等。

生产上述用于高性能化混凝土的改性聚合物微纤维的方法：①用浓度为0.03～20.0％的联接剂溶液涂覆于聚合物纤维表面；②用0.05～7.00兆拉德的高能射线对聚合物纤维进行辐照；辐照时间为30～600秒。

为了更好地实现本发明的目的，还可进一步采取以下技术措施：

对已涂覆了联接剂溶液的聚合物纤维，再用浓度为1.00～10.00％，PH值为2～6的偶联剂溶液浸泡，浸泡时间不少10分钟。取出后进行干燥处理。

从偶联剂溶液中取出的纤维最好先进行脱水甩干，再置于温度为50～160℃的烘箱内进行烘干。

联接剂可以采用C₈～C₁₈烷基磷酸碱金属盐、烯烃类单体、马来酸酐、SiCl₄等中的一种，或者为其中两种以上的混合物。

联接剂溶液涂覆于聚合物纤维表面的方法可采用喷涂或浸泡涂覆法。

偶联剂可以采用钛酸酯、硅氧烷、磷酸酯等中的一种，或者为其中两种以上的混合物。

联接剂溶液、偶联剂溶液均为水溶液。

聚合物纤维具有疏水性，不易与极性物质相容，因此，没有改性的聚合物纤维在混凝土中的分散性，与混凝土的相互粘着握裹力均都比较差。本发明通过在聚合物纤维表面涂覆一层质剂，使聚合物纤维通过联接剂物质与混凝土相互作用，其在水泥中的分散性和与混凝土的粘着握裹力均有提高，以其加工制作的水泥混凝土综合性能也有明显提高。本发明的发明人进行过对比实验，在水泥混凝土中掺和经涂层改性的聚合物纤维，较之掺和未经涂层改性的聚合物纤维，水泥混凝土的抗折强度提高30％，抗拉强度提高20％。