專利名稱：建筑工程改性聚合纖維及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)合成纖維，具體的說是一種建筑工程改性聚合纖維及其制造工藝。
背景技術(shù)：
混凝土是一種十分重要基礎(chǔ)建筑工程材料。隨著建筑技術(shù)水平的提高，在混凝土中摻入外加劑，用以改善混凝土的性能，己
成為一種十分重要手段；因此，外加劑己成為混凝土中的重要組成部分，是建筑工程材料中不可缺少的一部分。
西方工業(yè)發(fā)達國家在混凝土中使用外加劑始于上世紀(jì)初；至今雖有九十多年的歷史，但在最近三十年才得到迅速發(fā)展。1975年，世界混凝土外加劑銷售額僅有4億美元，到1985年上升到16億美元，而在1990年就激增至65億美元?，F(xiàn)在，美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家，幾乎所有的水泥混凝土中都使用了外加劑?？梢哉f，外加劑已成為除水泥、砂、石和水以外的混凝土第5種必不可少的組成材料。
我國正式生產(chǎn)和應(yīng)用混凝土外加劑是從上世紀(jì)五十年代開始。最早是使用松香皂化物做為引氣劑，用于調(diào)節(jié)混凝土的流變性及發(fā)氣速度，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的耐久性。在天津塘沽新港、武漢長江大橋、佛子嶺水庫等大型建筑工程中應(yīng)用，取得了一定效果。以后又陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用了以亞硫酸鹽紙漿廢液和制糖工業(yè)廢糖密為主要原料的塑化劑，以氯化鈣、氯化鈉為主要原料的早強劑，以復(fù)合三乙醇胺為主要原料的速凝劑等混凝土外加劑，都受到廣泛歡迎，也取得了較好效果。到上世紀(jì)七十年代后期，混凝土外加劑在我國受到廣泛重視，外加劑專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品品種發(fā)展很快，基礎(chǔ)理論研究也達到了新水平。進入上世紀(jì)九十年代以后，特別是進入二十一世紀(jì)以后，高新技術(shù)進入混凝土外加劑研發(fā)領(lǐng)域，復(fù)合型外加劑、高分子聚合物外加劑已陸續(xù)從科研院校走向建筑工地。為適應(yīng)大跨度，重荷載、超高層等典型建筑工程專用的超高強度混凝土需要，研制開發(fā)具有特殊性能的新型混凝土外加劑，已是現(xiàn)在科研及新產(chǎn)品研發(fā)的主要方向。
目前，我國在市場銷售的混凝土外加劑，大約有十大系列，300多種牌號；年生產(chǎn)總量約60 70萬噸。按每噸水泥平均摻入2.5公斤外加劑計算，約配制水泥2. 4 2. 8億噸，僅占全國 水泥總產(chǎn)量9. 7億噸的23 30%;與美國、日本、澳大利亞等國 已達到100%，德國、丹麥、瑞典等國已達到80%，英國、法國、 意大利也達到50%以上相比，發(fā)展?jié)摿蛿U展空間都十分可觀。
當(dāng)前，正是我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展階段，也是混凝土外 加劑快速發(fā)展時期。特別最近幾年，在市場需求強勁的拉動下， 混凝土外加劑行業(yè)的生產(chǎn)、銷售兩旺勢頭，在很長時間內(nèi)始終維 持盛勢不衰；因此，也掩蓋了存在的一些弱點或不足，特別是掩 蓋了產(chǎn)品功能、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品價格等方面存在的一些明顯弱點。 據(jù)前幾年全國29個省、市、區(qū)建筑工程質(zhì)量大檢查公布的統(tǒng)計 資料因防水劑質(zhì)量不好，我國的防水工程平均壽命僅有3. 4年， 當(dāng)年竣工的建筑物有18%出現(xiàn)滲漏，全國每年維修費用約10億 元左右；因旱強劑、防凍劑大多以氯化鈉類堿性材料為主要成分， 使混凝土的總堿量最高達到17kg/m3，由此產(chǎn)生堿一集料反應(yīng)， 造成很多建筑物耐久性大大降低，不能達到設(shè)計使用壽命，在使 用10 15年，甚至僅使用5 10年就產(chǎn)生破損。質(zhì)量檢查中暴 露出的這種狀況，不僅引起了很多專家學(xué)者的憂慮，也引起了很 多業(yè)者的關(guān)注。
綜合歸納上述問題，主要有三方面因素影響較大
第一、因受科學(xué)技術(shù)水平和機械設(shè)備功能等因素限制，混凝 土外加劑結(jié)構(gòu)成份及摻入比例控制不準(zhǔn)，造成了一些質(zhì)量后果。 比如慘入低濃度的以萘系物質(zhì)為主要成分的外加劑，往往會造 成坍落度過大、混凝土強度下降、裂縫增加；以硫鋁酸鈣、硫酸 鋁類物質(zhì)為主要成分的外加劑用量過大，往往會造成混凝土強度 下降、耐久性降低；木鈣類外加劑用量過多，常常出現(xiàn)"假凝" 現(xiàn)象；氯鹽類外加劑用量過大，往往引起鋼筋過早銹損，等等。
第二、因受科研能力、制造成本、市場競爭等因素影響，我 國混凝土外加劑雖然功能類別齊全，品種牌號很多，但產(chǎn)品品種 發(fā)展失衡，低端產(chǎn)品數(shù)量大、品牌多、發(fā)展快，高端產(chǎn)品數(shù)量小、 品牌少、供不應(yīng)求。主要表現(xiàn)是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)成分，以無機化合物 居多，有機化合物較少，高分子聚合物更少；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型，以 單一型居多，復(fù)合型較少，有機類與有機類復(fù)合型更少；產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)形態(tài)，以粉劑(或水劑)居多，乳劑較少，纖維類更少；在纖維 類外加劑中，以玻璃纖維、石棉纖維、天然黃麻纖維居多，近幾 年雖出現(xiàn)了尼龍纖維、維綸纖維，但在典型工程中應(yīng)用實例不多。 這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，必然存在功能單一、性能較弱、缺欠較多；
6這樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，必然造成摻入比例不易準(zhǔn)確控制，摻入 后的均勻度、親和性較差，容易出現(xiàn)抱團、搟氈等弊端，因此容 易造成局部質(zhì)量后果。
第三、因外加劑行業(yè)缺乏統(tǒng)一管理，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，入市 條件無限制等因素影響，造成混凝土外加劑的質(zhì)量控制良莠不 齊，往往容易發(fā)生質(zhì)量事故。目前，只有少數(shù)幾家大型專業(yè)外加 劑生產(chǎn)企業(yè)，有完整科學(xué)的技術(shù)文件、有齊全完備的生產(chǎn)工藝設(shè) 施、有完善合理的質(zhì)量保證體系，能生產(chǎn)制造出合格的混凝土外 加劑；有相當(dāng)數(shù)量的中小型外加劑生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)制造的混凝土 外加劑僅僅是企業(yè)眾多產(chǎn)品中的一種，技術(shù)文件比較簡單，生產(chǎn) 工藝設(shè)施多屬陳舊通用化工設(shè)備，工藝技術(shù)參數(shù)不夠規(guī)范，特別 是缺少高精度專業(yè)質(zhì)量檢測化驗儀器，在原材料質(zhì)量、生產(chǎn)過程 控制、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗等方面均無保證能力，因此，產(chǎn)品質(zhì)量忽高 忽低；還有相當(dāng)數(shù)量的小型民營企業(yè)，甚至還有一些家庭作坊也 在生產(chǎn)混凝土外加劑，這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品既無生產(chǎn)工藝配方， 又無檢測化驗儀器，有的甚只憑一臺攪拌機就開始生產(chǎn)制造，產(chǎn) 品質(zhì)量根本無法保證，但所制造的產(chǎn)品卻能通過非正常渠道大批 量進入市場，嚴(yán)重影響了建筑工程質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對我國混凝土外加劑行業(yè)存在的不足，根據(jù)大 跨度、重荷載、超高層典型建筑工程專用超高強度混凝土對外加 劑的需要，依據(jù)分子改性化學(xué)理論，提供一種具有彈性模數(shù)高、 抗張強度大、握裹能力強、親和性能好的建筑工程改性聚合纖維， 用做配制典型建筑工程專用超高強度混凝土的外加劑。
本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明采用的原料是
以聚丙烯(PP)作為母粒，
以聚丙烯酸酯(PAE)、聚酯(PET)作為輔助增韌原料，
以聚丙酸乙烯酯(PVP)作為穩(wěn)定劑， 以液晶共聚酯(LCP)作為改性劑
各組份的重量配比如下
聚丙烯(PP)70份，化學(xué)純、 聚丙烯酸酯(PAE)10份，化學(xué)純、 聚酯(PET) 10份，化學(xué)純、 液晶共聚酯(LCP)5份，化學(xué)純、 聚丙酸乙烯酯(PVP) 5份，化學(xué)純；新型改性成纖高分子聚合物的化學(xué)改性機理是選擇的所有 組料原料單體，都屬彈性熱塑高分子聚合物。其中，選擇做為輔
助增韌原料的聚丙烯酸酯(PAE)和聚酯(PET)中的碳基()OO)，具 有活潑的化學(xué)性質(zhì)；選擇主要由酰胺化合物組成的液晶共聚酯 (LCP)為改性劑，是因為這種高分子聚合物，有極其活潑的氨基 (-NH》，具有極強的異相晶成核功能；在一定條件下，即本發(fā)明 為其設(shè)計的高溫熔融縮合生產(chǎn)加工環(huán)境，氨基(-冊2)就會與碳基 ()C二O)產(chǎn)生加成反應(yīng)；這種反應(yīng)，使碳基中的雙鍵被打開，形成 多種羧基(-C00H)活性基團。選擇的聚丙烯(PP)母粒，是具有一 定側(cè)鏈長的晶形結(jié)構(gòu)高分子聚合物，在改性劑液晶共聚酯(LCP) 作用下，多種羧基(-C00H)活性基團，都會以合適的比例被"接 枝"在聚丙烯(PP)的高分子主鏈上，并快速產(chǎn)生出大量活性型結(jié) 晶；在選擇的穩(wěn)定劑聚丙酸乙烯酯(PVP)作用下，活性型結(jié)晶逐 步向穩(wěn)定態(tài)晶型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)改性轉(zhuǎn)變；在改性轉(zhuǎn)變過程中，改性高 分子聚合物的分子內(nèi)部形成微小孔隙結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定劑聚丙酸乙烯酯 (PVP)的分子，以橫穿晶結(jié)構(gòu)形式，融入改性高分子聚合物中， 最終形成新型多元改性成纖高分子聚合物。用這種新型改性成纖 高分子聚合物，生產(chǎn)制造出改性聚合纖維，就能具有較強的穩(wěn)定 性、耐酸堿性、耐水性及較高的彈性模量系數(shù)、斷裂強度、斷裂 伸長等特殊性能。
本發(fā)明建筑工程改性聚合纖維的制造工藝包括比例混配、 熔融縮合、高壓噴擠、濕紡成纖、牽抻集束、切斷包裝六個工藝 步驟；
具體步驟詳述如下
① 、所述的比例混配工藝步驟是把聚丙烯(PP)按70份， 化學(xué)純；聚丙烯酸酯(PAE)按10份，化學(xué)純；聚酯(PET)按 10份，化學(xué)純；稱重計量；按前述三種原料化學(xué)純總重量的75%
配制弱堿水做介質(zhì)，堿水濃度30 35%， PH值7.5 8，把前述 三種原料及弱堿水，全部放入混合配料罐中進行加熱攪拌混配； 加熱溫度控制在45 55°C ，攪拌速度控制在《30r/min，攪拌時 間控制在20 25min;把按粘度25 35pa s選購的液晶共聚酯 (LCP)，按5份化學(xué)純稱重計量后，直接裝入液晶共聚酯 存儲罐內(nèi)備用；把聚丙酸乙烯酯(PVP)按5份化學(xué)純稱重計量， 溶入按其化學(xué)純45%重量的蒸餾水中后，裝入聚丙酸乙烯酯存儲 罐內(nèi)備用。
② 、所述的熔融縮合工藝步驟是通過配置的熔融縮合反應(yīng)釜完成，把在混合配料罐中己經(jīng)混配好的原料溶解液，直接送進
熔融縮合反應(yīng)釜內(nèi)；開動攪拌裝置，以《45r/min的速度攪拌， 同時開動加熱裝置，在反應(yīng)釜內(nèi)溫度逐漸升至70'C時，開始保 溫，保溫溫度控制在70°C ±3°C ;當(dāng)保溫時間達到15min士3min 時，把存儲在液晶共聚酯存儲罐中的液晶共聚酯(LCP)全部送 進熔融縮合反應(yīng)釜內(nèi)，同時開始加熱升溫，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至 85°C 土3。C時，把存儲在聚丙酸乙烯酯存儲罐中的聚丙酸乙烯酯 溶解液全部送進融縮合反應(yīng)釜內(nèi)，同時再加熱升溫，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi) 溫度逐步升至95'C時，開始保溫，保溫溫度控制在90 97°C ， 保溫時間控制在40 45min，在此時間內(nèi)，全部組料完成高溫熔 融縮合化學(xué)改性反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣從反應(yīng)釜排氣口 排出；最后，制備出改性成纖高分子聚合物濃縮液。
◎、所述的高壓噴擠工藝步驟是通過配置的真空脫水噴擠 機完成，把在熔融縮合反應(yīng)釜中制備的改性成纖高分子聚合物濃 縮液，直接送進真空脫水噴擠機內(nèi)，啟動電機，抽出空氣，首先 進行真空脫水處理；待濃縮液濃度達到含水率《8%的凝膠質(zhì)成纖 標(biāo)準(zhǔn)后，再進行高壓噴擠成纖作業(yè)。
④ 、所述的濕紡成纖工藝步驟是通過配置的臥式濕紡成纖 箱完成，從真空脫水噴擠機中以高壓連續(xù)不斷方式噴擠出的凝膠 質(zhì)成纖絲束，直接連續(xù)不斷噴進臥式濕紡成纖箱的冷卻水內(nèi)；連 續(xù)不斷的凝膠質(zhì)成纖絲束，經(jīng)過冷卻水的直接、快速、均勻冷卻 處理后，就被固化定型為一條條連續(xù)不斷的改性聚合纖維，冷卻 水溫度通過循環(huán)作業(yè)，控制在《4CTC。
⑤ 、所述的牽抻集束工藝步驟是通過配置的牽抻箱、落纖 筒、集束架完成；在臥式濕紡成纖箱中，已經(jīng)完成單纖固化定型 的改性聚合纖維束，由牽抻箱分別以單絲平行布置形態(tài)，從臥式 濕紡成纖箱中牽抻出來，同時，進行疏理、烘干處理；烘干作業(yè) 溫度控制在60 65°C ，經(jīng)牽抻箱進行疏理、烘干處理后的改性 聚合纖維，依然成單絲平行布置狀態(tài)；經(jīng)過落纖筒的收攏處理后， 再經(jīng)過集束架的歸集，形成改性聚合纖維束。
、所述的切斷包裝工藝步驟是通過配置的纖維切斷機、 自動計量包裝機完成；經(jīng)牽抻集束制備工藝加工處理后形成的改 性聚合纖維束，根據(jù)用戶需要的長度，送進纖維切斷機上進行切 斷，經(jīng)纖維切斷機切斷后的改性聚合纖維，直接送進自動計量包 裝機中，進行計量、包裝，包裝后入庫待銷。至此，完成了建筑 工程改性聚合纖維的商品制造。建筑工程改性聚合纖維的主要技術(shù)指標(biāo)是
纖維細度14dtex±0.3
纖維長度12 20腿(根據(jù)用戶需要確定) 斷裂強度4. 4CN/dtex±0. 5 斷裂伸長《45%
纖維截面形狀三葉聯(lián)體展開形 本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1) 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明依據(jù)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) 原理，通過采取"接枝"、"共聚"等化學(xué)改性技術(shù)手段，調(diào)整高 分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)，增加分子中活性基團數(shù)量，重新合成出 一種新型改性成纖高分子聚合物，解決了本發(fā)明實施所必需的主 要生產(chǎn)原料來源、技術(shù)性能等技術(shù)難題。
(2) 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過深入進行基礎(chǔ)理論 研究和試驗，掌握了新型改性成纖高分子聚合物的化學(xué)改性機 理，并據(jù)此解決了制備改性聚合纖維的組料組份、組份配入比例、 制備工藝技術(shù)路線及為其配置的技術(shù)裝備和工藝技術(shù)參數(shù)等一 系列具體實施的技術(shù)問題。
(3) 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明創(chuàng)造性地設(shè)計出以水 取代常規(guī)的空氣為冷卻介質(zhì)；以臥式成纖取代常規(guī)的立式成纖的 技術(shù)裝備布置方案；以三葉異形噴孔取代常規(guī)的園形噴孔等一系 列制備實施中的重要關(guān)鍵技術(shù)問題，減化了技術(shù)裝備，減少了建 設(shè)投資。
(4) 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過深入進行基礎(chǔ)理論 研究和試驗，掌握了改性聚合纖維在配制超高強度纖維改性混凝 土 (PMC)中的作用機理，并據(jù)此解決了制備超高強度纖維改性 混凝土 (PMC)全部組料組份的構(gòu)成及條件、配合比例等一系列 具體實施的技術(shù)要求問題。


圖1為建筑工程改性聚合纖制造工藝流程圖 圖2為建筑工程改性聚合纖維制造工藝路線示意圖
具體實施例方式
如附圖1 、 2所示
所述的熔融縮合反應(yīng)釜8、真空脫水噴擠機7、臥式濕紡成 纖箱6、牽伸箱5、落纖筒4、集束架3、纖維切斷機2、自動計 量包裝機1是通用化學(xué)合成纖維紡織設(shè)備。
本發(fā)明建筑工程改性聚合纖維，首先研究設(shè)計出選擇組配多種成纖高分子聚合物單體為原料；然后通過比例混配I 、熔融縮 合II、高壓噴擠III、濕紡成纖IV、牽抻集束V、切斷包裝VI等獨 創(chuàng)的先進工藝制備技術(shù)，生產(chǎn)制造出具有特殊功能的建筑工程改 性聚合纖維；最后設(shè)計出使用改性聚合纖維做外加劑，制備特征
強度高于60Mpa的超高強度纖維改性混凝土 (PMC)的具體條件。
如附圖1、 2所示所述的選擇組配多種成纖高分子聚合物，
就是選擇組配在化學(xué)合成纖維行業(yè)的生產(chǎn)制造中，己有長時間成 熟應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的多種高分子聚合物做原料，依據(jù)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 技術(shù)原理，通過采取"接枝"、"共聚"等化學(xué)改性技術(shù)手段，調(diào) 整高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)，增加分子中活性基團數(shù)量，重新合 成一種新型改性成纖高分子聚合物。這種改性成纖高分子聚合物
的全部選料組份，是以聚丙烯(PP)為母粒；以聚丙烯酸酯(PAE)、 聚酯(PET)為輔助增韌原料；以液晶共聚酯(LCP)為改性劑； 以聚丙酸乙烯酯(PVP)為穩(wěn)定劑而組配組成。
這種改性成纖高分子聚合物的組料組份是聚丙烯(PP)，
70份，化學(xué)純；聚丙烯酸酯(PAE)， 10份，化學(xué)純；聚酯(PET)，
10份，化學(xué)純；液晶共聚酯(LCP)， 5份，化學(xué)純；聚丙酸乙烯
酯(PVP)， 5份，化學(xué)純。上述各組份在實際配料時，均允許有 3%的偏差。
如附圖l所示所述的改性聚合纖維制備技術(shù)，包括比例
混配i 、熔融縮合n、高壓噴擠m、濕紡成纖iv、牽抻集束v、
切斷包裝VI等獨創(chuàng)的先進工藝制備技術(shù)方法及與其相應(yīng)的制造
技術(shù)裝備和工藝技術(shù)參數(shù)。
比例混配I制備工藝，把聚丙烯(PP)按70份化學(xué)純，聚 丙烯酸酯(PAE)按10份化學(xué)純，聚酯(PET)按10份化學(xué)純，
稱重計量；按前述三種原料化學(xué)純總重量的75%配制弱堿水做介
質(zhì)，堿水濃度30 35%， PH值7.5 8。把前述三種原料及弱堿
水，全部放入混合配料罐9中進行加熱攪拌混配；加熱溫度控制
在45 55°C ，攪拌速度控制在《30r/min，攪拌時間控制在20 25min。把按粘度25 35pa s選購的液晶共聚酯(LCP)，按5 份化學(xué)純稱重計量后，直接裝入液晶共聚酯存儲罐10內(nèi)備用。 把聚丙酸乙烯酯(PVP)按5份化學(xué)純稱重計量，溶入按化學(xué)純 45%重量的蒸餾水中后，裝入聚丙酸乙烯酯存儲罐11內(nèi)備用。
熔融縮合n制備工藝，在配置的熔融縮合反應(yīng)釜8中完成。
把在混合配料罐9中己經(jīng)混配好的原料溶解液，直接送進熔融縮 合反應(yīng)釜8內(nèi)；開動攪拌裝置，以《45r/min的速度攪拌。同時
ii開動加熱裝置，在反應(yīng)釜內(nèi)溫度逐漸升至7(TC時，開始保溫；
保溫溫度控制在70°C ( ±3°C )。當(dāng)保溫時間達到15min ( 士3min) 時，把存儲在液晶共聚酯存儲罐10中的液晶共聚酯(LCP)，全 部送進熔融縮合反應(yīng)釜8內(nèi)；同時開始加熱升溫。當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫 度升至85。C (±3°C)時，把存儲在聚丙酸乙烯酯存儲罐11中 的聚丙酸乙烯酯溶解液，全部送進融縮合反應(yīng)釜8內(nèi)；同時，再 加熱升溫。當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度逐步升至95"C時，開始保溫；保溫 溫度控制在90 97°C ;保溫時間控制在40 45min。在此時間內(nèi)， 全部組料完成高溫熔融縮合化學(xué)改性反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水 蒸氣從反應(yīng)釜排氣口排出；最后，制備出改性成纖高分子聚合物 濃縮液。
高壓噴擠ni制備工藝，在配置的真空脫水噴擠機7中完成。
把在熔融縮合反應(yīng)釜8中制備的改性成纖高分子聚合物濃縮液， 直接送進真空脫水噴擠機7內(nèi)，啟動電機，抽出空氣，首先進行 真空脫水處理；離心機轉(zhuǎn)速控制在》1200 r/min;離心機推動力 控制在>0. 4Mpa;待濃縮液濃度達到含水率《8%的凝膠質(zhì)成纖標(biāo) 準(zhǔn)后，再進行高壓噴擠成纖作業(yè)。
濕紡成纖IV制備工藝，在配置的臥式濕紡成纖箱6中完成。 從真空脫水噴擠機7中以高壓連續(xù)不斷方式噴擠出的凝膠質(zhì)成 纖絲束，直接連續(xù)不斷噴進臥式濕紡成纖箱6的冷卻水內(nèi)；連續(xù) 不斷的凝膠質(zhì)成纖絲束，經(jīng)過冷卻水的直接、快速、均勻冷卻處 理后，就被固化定型為一條條連續(xù)不斷的改性聚合纖維。冷卻水 溫度通過循環(huán)作業(yè)，控制在《4(TC。
牽抻集束V制備工藝，在配置的牽抻箱5、落纖筒4、集束 架3中完成。在臥式濕紡成纖箱6中，己經(jīng)完成單纖固化定型的 改性聚合纖維束，由牽抻箱5分別以單絲平行布置形態(tài)，從臥式 濕紡成纖箱6中牽抻出來，同時，進行疏理、烘干處理；烘干作 業(yè)溫度控制在60 65'C 。經(jīng)牽抻箱5進行疏理、烘干處理后的 改性聚合纖維，依然成單絲平行布置狀態(tài)；經(jīng)過落纖筒4的收攏 處理后，再經(jīng)過集束架3的歸集，形成改性聚合纖維束。
切斷包裝VI制備工藝，在配置的纖維切斷機2、自動計量包 裝機1中完成。經(jīng)牽抻集束V制備工藝加工處理后形成的改性聚 合纖維束，根據(jù)用戶需要的長度，送進纖維切斷機2上進行切斷。 經(jīng)纖維切斷機2切斷后的改性聚合纖維，直接送進自動計量包裝 機1中，進行計量、包裝；包裝后入庫待銷。
至此，完成了建筑工程改性聚合纖維的商品制造。建筑工程改性聚合纖維的主要技術(shù)指標(biāo)是
纖維細度14dtex±0.3
纖維長度12 20誦(根據(jù)用戶需要確定) 斷裂強度4. 4CN/dtex±0. 5 斷裂伸長《45%
纖維截面形狀三葉聯(lián)體展開形
采用本發(fā)明產(chǎn)品改性聚合纖維做為外加劑在制備超高強度
纖維改性混凝土 (PMC)方面的應(yīng)用
根據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，具有特征 強度高于60Mpa的混凝土，即稱為超高強混凝土；在混凝土中使 用改性聚合纖維做外加劑，即可稱為超高強度纖維改性混凝土 (PMC)。
改性聚合纖維在配制超高強度纖維改性混凝土 (PMC)中的 作用機理是改性聚合纖維，是一種成纖高分子聚合物，由具有 一定側(cè)鏈長的大分子組成；這種大分子可以通過吸附、聯(lián)合、盤 繞等不同方式，與周邊相連的分子相互發(fā)生作用，使混凝土的粘 結(jié)力增強；同時這種大分子還能與混凝土中的水泥水化物結(jié)成一 種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合膠凝材料相，既能連接或包埋混凝土中的集 料，增強混凝土的粘接力，也能充填、彌補、連接混凝土因收縮、 干硬過程中的應(yīng)用力作用而產(chǎn)生的微細裂紋，使混凝土的強度、 抗透水、抗?jié)B漏能力得到提高；也能提高混凝土的抗氯離子侵蝕、 滲透能力，可以有效防止鋼筋銹蝕，提高建筑工程的耐久性。另 外，改性聚合纖維的截面形狀，被制造成"三葉聯(lián)體展開形"， 增加了與混凝土的嚙合度和物理接觸面積，大大提高了對混凝土 的粘結(jié)力和握裹能力。更主要的是，改性聚合纖維，以千千萬萬 條具有極高柔韌性的單纖形式，均勻分布并溶入混凝土體中，而 且以自身特有的抗拉強度高、延伸率大、變形能力強的特性，與 混凝土全部整體都發(fā)生了緊密連接，不僅產(chǎn)生極大的加勁作用， 而且能有效吸收、分散混凝土接受的各種外力沖擊，能有效減少 微細裂紋頂端的應(yīng)力集中點，抑制微細裂紋的擴展或延長，可以 大大提高混凝土的抗沖擊能力、抗裂斷能力、抗凍裂能力。
所述的設(shè)計出使用改性聚合纖維做外加劑，制備特征強度高 于60Mpa的超高強度纖維改性混凝土 (PMC)的具體條件，包括 全部組料組份的構(gòu)成及條件，配合比例。
特征強度高于60Mpa的超高強度纖維改性混凝土 (PMC)，全部組料組份的構(gòu)成及條件水泥，選強度等級》62. 5MPa;標(biāo)號 >P.1.62.5。粗骨料，粒徑12 30mm;針片狀顆粒含量《5%; 含泥量《1%;泥塊量《0.5%;粗骨料巖石立方體強度^混凝土標(biāo) 值1. 5倍。細骨料，細度模數(shù)^2. 6;含泥量《2%;泥塊量《1%。 拌合水，相當(dāng)于飲用水潔凈標(biāo)準(zhǔn)。外加劑新型改性聚合纖維； 符合GB50119-2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的其他 外加劑。
以制備特征強度為60Mpa的超高強度纖維改性混凝土(PMC) 為例，組料組份的配合比例選用標(biāo)號P. 1.62.5的優(yōu)質(zhì)水泥， 500kg/m3。水灰比選0. 32;用水160kg/m3。粗骨料選花崗巖石塊， 粒徑25 30mm;針片狀顆?！?%;含泥量《1%;泥塊量《0.5。/。； 重量1074kg/m3;巖石立方體強度》93Mpa。細骨料選凈河砂，細 度模數(shù)^2.6;含泥量《2°/。；泥塊量《1%;重量716kg/m3。砂率 73°/。。改性聚合纖維lkg。全部拌合料總重量2451kg/m3。
制備特征強度60Mpa的超高強度纖維改性混凝土 (PMC)試 塊，在正常標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，令期7d和28d的主要力學(xué)和物理 性能應(yīng)達到抗壓強度43Mpa/7d; 63.5Mpa/28d?？拐蹚姸?6Mpa/7d; 9Mpa/28d?？箾_擊強度12. 2KJ/m2. 7d; 18. 3KJ/m2. 28d。 極限拉抻值0.63Xl(T77d; 0. 83X 10—728d?？箟簭椖?17.4Gpa/7d; 24.7Gpa/7d。自由收縮率2.8X10、。抗?jié)B壓力 2. 3Mpa。滲透高度56mm。
權(quán)利要求
1、一種建筑工程改性聚合纖維，其特征在于該改性聚合纖維采用的原料是聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚丙酸乙烯酯、液晶共聚酯；各組份的重量配比如下聚丙烯70份，化學(xué)純、聚丙烯酸酯10份，化學(xué)純、聚酯 10份，化學(xué)純、液晶共聚酯 5份，化學(xué)純、聚丙酸乙烯酯 5份，化學(xué)純；其中該改性聚合纖維的技術(shù)指標(biāo)是纖維細度14dtex±0.3纖維長度12～20mm斷裂強度4.4CN/dtex±0.5斷裂伸長≤45％纖維截面形狀三葉聯(lián)體展開形
2、 一種建筑工程改性聚合纖維的制造工藝，其特征在于 該制造工藝包括比例混配(I )、熔融縮合(II )、高壓噴擠(III)、濕紡成纖(W)、牽抻集束(V)、切斷包裝(VI)六 個工藝步驟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種建筑工程改性聚合纖維的制造工藝，其特征在于具體工藝步驟如下 ①、所述的比例混配工藝步驟是把聚丙烯按70份，化學(xué) 純；聚丙烯酸酯按10份，化學(xué)純；聚酯按10份，化學(xué)純；稱重 計量；按前述三種原料化學(xué)純總重量的75%配制弱堿水做介質(zhì)， 堿水濃度30 35%， PH值7.5 8，把前述三種原料及弱堿水， 全部放入混合配料罐(9)中進行加熱攪拌混配；加熱溫度控制 在45 55°C ，攪拌速度控制在《30r/min，攪拌時間控制在20 25min;把按粘度25 35pa s選購的液晶共聚酯，按5份化學(xué) 純稱重計量后，直接裝入液晶共聚酯存儲罐(10)內(nèi)備用；把聚 丙酸乙烯酯按5份化學(xué)純稱重計量，溶入按其化學(xué)純45%重量的 蒸餾水中后，裝入聚丙酸乙烯酯存儲罐(11)內(nèi)備用；②、所述的熔融縮合工藝步驟是通過配置的熔融縮合反應(yīng) 釜(8)完成，把在混合配料罐(9)中已經(jīng)混配好的原料溶解液，直接送進熔融縮合反應(yīng)釜(8)內(nèi)；開動攪拌裝置，以《45r/min 的速度攪拌，同時開動加熱裝置，在反應(yīng)釜內(nèi)溫度逐漸升至70 。C時，開始保溫，保溫溫度控制在70°C ±3°C ;當(dāng)保溫時間達到 15min士3min時，把存儲在液晶共聚酯存儲罐(10)中的液晶共 聚酯全部送進熔融縮合反應(yīng)釜(8)內(nèi)，同時開始加熱升溫，當(dāng) 反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至85°C 士3t:時，把存儲在聚丙酸乙烯酯存儲罐 (11)中的聚丙酸乙烯酯溶解液全部送進融縮合反應(yīng)釜(8)內(nèi)， 同時再加熱升溫，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度逐步升至95"C時，開始保溫， 保溫溫度控制在90 97°C ，保溫時間控制在40 45min，在此時 間內(nèi)，全部組料完成高溫熔融縮合化學(xué)改性反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn) 生的水蒸氣從反應(yīng)釜排氣口排出；最后，制備出改性成纖高分子 聚合物濃縮液；◎、所述的高壓噴擠工藝步驟是通過配置的真空脫水噴擠 機(7)完成，把在熔融縮合反應(yīng)釜(8)中制備的改性成纖高分 子聚合物濃縮液，直接送進真空脫水噴擠機(7)內(nèi)，啟動電機， 抽出空氣，首先進行真空脫水處理；待濃縮液濃度達到含水率《 8%的凝膠質(zhì)成纖標(biāo)準(zhǔn)后，再進行高壓噴擠成纖作業(yè)；④、所述的濕紡成纖工藝步驟是通過配置的臥式濕紡成纖 箱(6)完成，從真空脫水噴擠機(7)中以高壓連續(xù)不斷方式噴 擠出的凝膠質(zhì)成纖絲束，直接連續(xù)不斷噴進臥式濕紡成纖箱(6) 的冷卻水內(nèi)；連續(xù)不斷的凝膠質(zhì)成纖絲束，經(jīng)過冷卻水的直接、 快速、均勻冷卻處理后，就被固化定型為一條條連續(xù)不斷的改性 聚合纖維，冷卻水溫度通過循環(huán)作業(yè)，控制在《40。C;◎、所述的牽抻集束工藝步驟是通過配置的牽抻箱(5)、 落纖筒(4)、集束架(3)完成；在臥式濕紡成纖箱(6)中，己 經(jīng)完成單纖固化定型的改性聚合纖維束，由牽抻箱(5)分別以 單絲平行布置形態(tài)，從臥式濕紡成纖箱(6)中牽抻出來，同時， 進行疏理、烘干處理；烘干作業(yè)溫度控制在60 65°C ，經(jīng)牽抻 箱(5)進行疏理、烘干處理后的改性聚合纖維，依然成單絲平 行布置狀態(tài)；經(jīng)過落纖筒(4)的收攏處理后，再經(jīng)過集束架(3) 的歸集，形成改性聚合纖維束；◎、所述的切斷包裝工藝步驟是通過配置的纖維切斷機 (2)、自動計量包裝機(1)完成；經(jīng)牽抻集束(V)制備工藝 加工處理后形成的改性聚合纖維束，根據(jù)用戶需要的長度，送進纖維切斷機(2)上進行切斷，經(jīng)纖維切斷機(2)切斷后的改性聚合纖維，直接送進自動計量包裝機(1)中，進行計量、包裝，包裝后入庫待銷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑工程改性聚合纖維及其制造工藝，該改性聚合纖維是選擇組配了多種成纖高分子聚合物單體做原料，依據(jù)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)原理，通過“接枝”“共聚”等化學(xué)改性技術(shù)手段，調(diào)整成纖高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)；并通過采取比例混配、熔融縮合、高壓噴擠、濕紡成纖，牽抻集束，切斷包裝等工藝加工技術(shù)工藝，合成制備出的具有特殊功能的新型改性聚合纖維。該纖維具有較高的彈性模量系數(shù)，較強的抻斷強度，較好的耐酸堿性，而且與水泥、集料有較好的相容性和粘接力，特別適用于建筑大跨度、重荷載、超高層等典型工程的混凝士制備。
文檔編號D01D5/253GK101525779SQ20081005044
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者劉永勝, 劉長良, 李延韜 申請人:四平市新長順科技開發(fā)有限責(zé)任公司