專(zhuān)利名稱：：混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維及其制備方法混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維及其制備方法
背景技術(shù)：
：纖維混凝土是以混凝土為基體，以金屬纖維、無(wú)機(jī)非金屬纖維、合成纖維或天然有機(jī)纖維為增強(qiáng)材料組成的復(fù)合材料。在纖維混凝土中，三維亂向分布的纖維形成網(wǎng)狀承托作用，可抑制混凝土的開(kāi)裂進(jìn)程，提高混凝土的斷裂韌性，使混凝土性能得到改善。聚丙烯纖維和鋼纖維是工程中應(yīng)用比較普遍的纖維品種。在實(shí)際推廣過(guò)程中，它們不同程度地存在一些問(wèn)題。聚丙烯纖維一般作為非結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)材料，用于混凝土的防裂抗?jié)B工程，其增強(qiáng)、增韌效果不明顯，不能用于需要結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的場(chǎng)合；鋼纖維雖然可顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性、彎拉強(qiáng)度、彎曲韌性及抗沖擊性能，但由于摻量大、成本高，同時(shí)存在難以分散、易銹蝕、與水泥基體握裹力差等固有缺點(diǎn)，在很大程度上限制了它的發(fā)展。隨著纖維混凝土在工程領(lǐng)域的推廣，建筑材料理論也取得較大進(jìn)展，根據(jù)復(fù)合材料的疊加效應(yīng)以及不同材料的"復(fù)合優(yōu)勢(shì)"，在鋼筋混凝土中用非金屬材料作為加強(qiáng)筋或增強(qiáng)材料將是混凝土技術(shù)的重要發(fā)展方向。人們希望開(kāi)發(fā)出一種新型的合成纖維，它不僅具有鋼纖維和聚丙烯纖維的共同優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能克服它們的不足，以滿足不同工程的實(shí)際要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有纖維在使用過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，提出一種新的混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，它既具有鋼纖維和聚丙烯纖維的共同優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能克服它們的不足，可滿足不同工程的實(shí)際要求，并可克服普通混凝土性脆抗拉性能弱等缺點(diǎn)。本發(fā)明由下列組分按重量比例制備而成聚丙烯20-70%，聚乙烯25-75%，聚酰胺0-25%,成核劑0.05-0.5%，抗氧化劑0.1-0.5%，所述聚丙烯為纖維級(jí)聚丙烯粒子，由等規(guī)度97-98%聚丙烯樹(shù)脂造粒而成；聚乙烯為纖維級(jí)聚乙烯單體共聚切片；聚酰胺為聚酰胺樹(shù)脂切片；成核劑為有機(jī)磷酸酯鹽類(lèi)，為NP-508或NP-509中的種；所述抗氧化劑選自抗氧化劑1010或氧化劑168或兩者以任意比例配置的混合物；所述分散劑選自為可溶于水及有機(jī)溶劑的陰離子表面活性劑。本發(fā)明的制備方法如下步驟1)將各原料按下述重量比在15032(TC下進(jìn)行熔融混合聚丙烯20-70%，聚乙烯25-75%,聚酰胺0_25%、成核劑0.05-0.5%、抗氧化劑0.1-0.5%2)將熔融混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型；機(jī)頭一區(qū)150。C,二區(qū)180'C，三區(qū)240。C，四區(qū)320。C;3)直接注入噴絲板擠壓噴絲；4)水冷卻；5)—次牽引拉伸6)過(guò)分散劑油?。?)135140'C熱風(fēng)烘干8)二次牽引拉伸至60-70CN/TEX;9)分線機(jī)彎曲纏繞；10)按客戶要求外形尺寸切割。步驟4)水冷卻至2040'C;步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為0.1-1.0%;步驟7)烘干時(shí)間通常為2分鐘。本發(fā)明產(chǎn)品的摻量范圍為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)纖維的摻量范圍為3-9kg/m3混凝土,使用時(shí)不需要改變攪拌方式，只要將其直接加入混凝土拌合物中攪拌即可。本發(fā)明產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明的主要功能是提高混凝土裂縫控制能力，可有效地抑制混凝土的原生裂縫，減少裂縫的數(shù)量和尺寸。同時(shí)，當(dāng)裂縫出現(xiàn)時(shí)，可使混凝土在裂后仍保持較高的抗拉強(qiáng)度，控制裂縫的發(fā)展。1.增強(qiáng)混凝土可在混凝土中形成三維亂向均勻分布的支撐體系，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度及耐疲勞強(qiáng)度，對(duì)硬化后的混凝土有很好的增強(qiáng)效果。2.提高混凝土抗沖擊、抗磨損及抗震、抗碎能力可使混凝土泌水均勻，并阻礙骨料的離析，使混凝土形成更牢固的表面，從而顯著提高混凝土的耐磨能力，同時(shí)由于吸收了沖擊能并增加了混凝土介質(zhì)的連續(xù)性，混凝土的抗沖擊及抗震、抗碎能力大幅度提高。3.提高混凝土的韌性及延展性可大幅度提高混凝土的彎曲韌性，從而可改善混凝土的脆性，提高混凝土的整體性和延展性，使混凝土抗疲勞能力及耐久性大幅度得到改善。4.提高混凝土抗?jié)B能力可抑制了連通裂縫的產(chǎn)生，提高了混凝土的密實(shí)性，從而提高混凝土的抗?jié)B性能。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是可作為混凝土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料，取代傳統(tǒng)的鋼纖維和鋼絲網(wǎng)，與鋼纖維和鋼絲網(wǎng)相比，具有如下特點(diǎn)1.更好的分散性，更佳的粘接性能本發(fā)明表面粗糙，外形輪廓分明，可大大地增加水泥基體對(duì)纖維的咬合力和摩擦力，提高纖維與基體的粘接能力。2.更小的纖維摻量，卓越的抗裂能力本發(fā)明與鋼纖維對(duì)比如下表1本發(fā)明產(chǎn)品與鋼纖維的對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可以看出同等體積摻量時(shí)，本發(fā)明產(chǎn)品數(shù)量是鋼纖維的5倍，根據(jù)纖維阻裂的"間距理論"，纖維根數(shù)越多，纖維間距越小，抗裂效果越明顯。3.更廣的產(chǎn)品用途，可用于耐蝕、防磁、絕緣、防水等特殊工程本發(fā)明是一種惰性材料，因此絕緣無(wú)磁、防銹耐蝕，可用于高速公路收費(fèi)站、地鐵等需要防磁、絕緣的工程；亦可用于港口、水利等需要防止鋼筋銹蝕的工程。4.施工方便、安全可靠本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，可省去安裝阻裂鋼絲網(wǎng)時(shí)勞動(dòng)力密集的步驟，其混凝土表面易修整、不露頭，省時(shí)省力、安全可靠。5.降低成本、經(jīng)濟(jì)合算本發(fā)明摻量小、單方混凝土成本低，同時(shí)，在使用時(shí)可顯著縮短工期，降低勞動(dòng)力成本，并消除混凝土潛在的腐蝕，降低破損及維修成本。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述.實(shí)施例11)將各原料按下述重量比在15032(TC下進(jìn)行熔融混合聚丙烯69.8%,聚乙烯25X,聚酰胺5%,成核劑0.05%,抗氧化劑0.15%;2)將熔融混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型；機(jī)頭一區(qū)150。C,二區(qū)180'C，三區(qū)240。C，四區(qū)320。C;3)直接注入噴絲板擠壓噴絲；4)水冷卻至2040。C;5)—次牽引拉伸6)過(guò)分散劑油浴，浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為1.0%;7)13514(TC熱風(fēng)烘干2分鐘；8)二次牽引拉伸至60-70CN/TEX;9)分線機(jī)彎曲纏繞；10)按客戶要求外形尺寸切割成需要的長(zhǎng)度包裝入庫(kù)。實(shí)施例2:實(shí)施例2的制備過(guò)程與實(shí)施例相同，各組分的重量比如下聚丙烯49%，聚乙烯50%，聚酰胺O，成核劑0.5%，抗氧化劑0.5%。步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為0.5%。實(shí)施例3:實(shí)施例3的制備過(guò)程與實(shí)施例相同，各組分的重量比如下聚丙烯2(M，聚乙烯74.4%，聚酰胺5%，成核劑0.5%，抗氧化劑O.1%。步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為0.5%。實(shí)施例4:實(shí)施例4的制備過(guò)程與實(shí)施例相同，各組分的重量比如下聚丙烯35%，聚乙烯64.5%，聚酰胺0%,成核劑0.2%，抗氧化劑0.3%。步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為1.0%。實(shí)施例5實(shí)施例5的制備過(guò)程與實(shí)施例相同，各組分的重量比如下聚丙烯30%,聚乙烯44%,聚酰胺25%,成核劑0.5%，抗氧化劑0.5%。步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為1.0%。性能比較對(duì)比基準(zhǔn)組單絲聚丙烯合成纖維組、鋼纖維組、結(jié)構(gòu)纖維組的工作性能及混凝土/砂漿性能如下:表2混凝土的配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>l.分散性本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)過(guò)特殊的工藝處理，在混凝土中具有良好的分散性，可大大地增加水泥基體對(duì)纖維的咬合力和摩擦力，提高纖維與基體的粘接能力。表3纖維分散性及工作性<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2.抗裂能力表4纖維砂漿抗裂性試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3.力學(xué)性能各種混凝土的力學(xué)性能(抗壓、剪切、劈拉及抗折性能)試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。與基準(zhǔn)混凝土相比，結(jié)構(gòu)纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土接近，而對(duì)于劈拉強(qiáng)度，纖維的加入，明顯提高了混凝土的劈拉強(qiáng)度。表5纖維混凝土的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4.抗沖擊性能表6纖維混凝土抗沖擊試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>5.彎曲韌性表7纖維混凝土彎曲韌性試驗(yàn)結(jié)果注Re^b/fcr為彎曲韌度比<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于由下列組分按重量比例經(jīng)熔融、噴絲、定型工藝制備而成聚丙烯20-70％，聚乙烯25-75％，聚酰胺0-25％、成核劑0.05-0.5％，抗氧化劑0.1-0.5％，2、如權(quán)利要求1所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于所述聚丙烯為纖維級(jí)聚丙烯粒子。3、如權(quán)利要求1所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于聚乙烯為纖維級(jí)聚乙烯切片。4、如權(quán)利要求1所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于所述聚酰胺為聚酰胺樹(shù)脂切片。5、如權(quán)利要求l所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于所述成核劑為有機(jī)磷酸酯鹽類(lèi)，為NP-508或NP-509中的一種。6、如權(quán)利要求l所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于所述抗氧化劑為抗氧化劑1010或抗氧化劑168或兩者以任意比例的混合物。7、如權(quán)利要求l所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于所述分散劑為可溶于水及有機(jī)溶劑的陰離子表面活性劑。8、權(quán)利要求l至7任意一項(xiàng)所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維的制備方法，其特征在其包括如下步驟1)將各原料按下述重量比在15032(TC下進(jìn)行熔融混合聚丙烯20-70%,聚乙烯25-75%,聚酰胺0_25%、成核劑0.05-0.5%、抗氧化劑0.1-0.5%2)將熔融混合物送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型；機(jī)頭一區(qū)150。C，二區(qū)180。C,三區(qū)240。C，四區(qū)32CTC;3)直接注入噴絲板擠壓噴絲；4)水冷卻；5)—次牽引拉伸6)過(guò)分散劑油浴；7)13514(TC熱風(fēng)烘干；8)二次牽引拉伸至60-70CN/TEX。；9)分線機(jī)彎曲纏繞；10)按客戶要求外形尺寸切割。9、如權(quán)利要求8所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于步驟4)水冷卻至204(TC。10、如權(quán)利要求8所述混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，其特征在于步驟6)浸潤(rùn)分散劑的重量濃度為0.l-l.0%。全文摘要本發(fā)明涉及一種混凝土用結(jié)構(gòu)增強(qiáng)合成纖維，由下列組分按重量比例經(jīng)熔融、噴絲、分散、定型工藝制備而成聚丙烯20-70％，聚乙烯25-75％，聚酰胺0-25％、成核劑0.05-0.5％，抗氧化劑0.1-0.5％。本發(fā)明表面粗糙，外形輪廓分明，具有良好的分散性及水泥基體的粘接力，產(chǎn)品既具有鋼纖維的功能，又具有合成纖維的優(yōu)點(diǎn)，主要用來(lái)代替在混凝土面板結(jié)構(gòu)中的焊接金屬網(wǎng)格和鋼纖維，提高混凝土的抗彎、抗沖擊、抗疲勞能力。文檔編號(hào)D01D5/08GK101348342SQ20081012474公開(kāi)日2009年1月21日申請(qǐng)日期2008年9月1日優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日發(fā)明者葉德平,瑾朱申請(qǐng)人:南京派尼爾科技實(shí)業(yè)有限公司