专利名称：一种用于土建工程的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚こ烯醇纺丝过程中使用的油剂，具体涉及ー种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剤。
背景技术：
聚こ烯醇纤维的价格低、密度小、粘结カ高、分散性好、易于搅拌；与其他合成纤维相比，聚こ烯醇纤维亲水性好、弹性模量高，并且具有高比表面积，与水泥混凝土相容性好，适用于各种等级的水泥，增强效果明显。另外，其耐光性和耐碱性也好，具有优良的化学稳定性，添加用量小(用量仅为石棉的1/5)，且被公认为是最有发展前途的取代石棉的材料，因此目前对聚こ烯醇在混凝土的应用与研究越来与广泛。纤维与混凝土基体之间的相互作用是通过纤维与混凝土基体界面粘结来实现的， 因此，纤维与混凝土基体界面的结合力是影响纤维发挥作用的关键因素。聚こ烯醇纤维增强水泥机理由于聚こ烯醇纤维含有极性基团，其分子链上的-C-OH与水泥水化产物-OH基团形成氢键，在纤维表面会粘附着较多的水化产物，在纤维和水泥基体间存在化学結合层，从而增进了界面的致密性和加强了界面的粘结，扩大了聚こ烯醇纤维阻裂增强的界面效应范围。因此如机场跑道、码头、水库大坝及鉄道公路等对于结构稳定性要求较高的土建工程中都应用到聚こ烯醇纤维增强。用于增强混凝土的短纤维应该具备两个条件(I)纤维的強度和模量要尽可能与基体相互匹配；(2)纤维与基体之间的粘结カ要保证所受的カ通过界面传递给纤维。然而，目前市场上及研究者大多只是注重了赋予聚こ烯醇纤维高强高模化的改进，而忽视了聚こ烯醇纤维与水泥混凝土的界面结合性能的提高；而且聚こ烯醇纤维的研究只注重纺丝原料、エ艺及设备的改进，而鲜有研究者注意到聚こ烯醇纺丝油剂的重要性，这在一定程度上限制了聚こ烯醇在土建工程中的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油齐U，以克服现有技术的不足。本发明的纺丝油剂各组分相互协调、合理复配，综合性能优良，赋予纤维很好的平滑和集束等特性。该纺丝油剂不仅能够保持聚こ烯醇纤维本身的较高的強度和模量、良好分散性、高耐光性和耐碱性等优点，关键是其中的含极性基团易形成氢键组分能够一方面与水泥水化后产物之间复合形成氢键，保持良好的粘结力，另ー方面也能与聚こ烯醇纤维表面大量羟基形成氢键，也形成较强的附着力，这样保证了聚こ烯醇与水泥混凝土基体之间的粘结カ得到很大幅度的提闻，同时也使得增强基体的闻性能化。本发明所提供的用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂的有效成分由组分A :聚纤维素季铵盐，组分B :单甘油脂肪酸酷，组分C :氨基改性硅油，组分D :纳米级无机ニ氧化硅，按照一定比例混合而成，亲水亲油值控制在10-16范围。如上所述的组分A聚纤维素季铵盐为抗静电剂聚纤维素季铵盐由于含有纤维素大分子链组分，含有大量得羟基，具有良好的吸湿性从而加纤维表面水分，并且链端季铵盐组分的存在，在吸湿后电导率増加，纤维纺丝过程中所带电荷会被迅速排除，因而是ー种优良的抗静电剂，同时其本身所携帯的大量羟基能够同时与增强组分和基体组分形成优异的粘合力。如上所述的组分B单甘油脂肪酸酯为乳化剂甘油单酸酯通常以未反应的甘油、甘油单酸酯、甘油ニ酸酯和甘油三酸酯的混合物形式获得，优选的甘油单酸酯例子包括甘油单月硅酸酷、甘油単癸酸酯和甘油単辛酸酷，起乳化、抗静电、平滑、集束、润湿等作用。如上所述的组分C氨基改性硅油为平滑剂氨基改性硅油由于其异常柔顺的硅氧烷主链结构使得其具有良好的平滑性，能保证纤维在纺丝过程中不会因摩擦大而产生短头，而缺少氨基改性硅油组份将无法顺利生产；同吋，通过氨基对硅氧烷的接枝改性，氨基可以与纤维表面的羟基形成氢键，附着力强，在纤维表面可形成ー层平滑膜层。如上所述的组分D纳米级无机ニ氧化硅为改性剂纳米级无机ニ氧化硅优选为粒径l-200nm的水分散凝集胶体ニ氧化硅，即为纳米级ニ氧化硅分散在水中的胶体溶液(硅溶胶)，由于其表面富羟基(硅醇基)，一方面可以与聚こ烯醇纤维表面羟基形成氢键结构，另ー方面其本身具有优良的粘结性能，为纤维与水泥增强过程中提供了良好的界面结合力。如上所述的ー种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂的主要实现过程取16-30份的聚纤维素季铵盐，12-28份单甘油脂肪酸酷，32-55份氨基改性硅油，1-5份纳米级无机ニ氧化硅。首先按上述各组分的重量百分比，先将单甘油脂肪酸酯加热到50 65°C，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将单甘油脂肪酸酯倒入与其混合，搅拌I 2小时即可得到性能优良的纺丝油剤。本发明的有益效果为I、本发明油剂部分含有带大量能够形成氢键基团的物质组成，能够一方面与水泥混凝土形成良好的粘结力，另ー方面也能与聚こ烯醇的羟基形成较强的附着力，这样保证了聚こ烯醇与水泥混凝土基体之间的粘结カ得到很大幅度的提高，对水泥混凝土起到了较强的增强效果；2、本发明油剂属环保型油剂，无矿物油成分，在纺丝、纤维后加工过程以及土建增强工程中不对环境造成危害；3、本发明在使用中具有优良的集束性、平滑性、抗静电性，使纺丝的纤维达到強度和伸展要求。本发明原料易得、组分少、制造エ艺简单可广泛用于增强水泥混凝土用纤维的领域。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进ー步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。、
实施例I一种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下一、配方组分A抗静电剂聚纤维素季铵盐，含量为16份；组分B乳化剂甘油单月硅酸酷，含量为12份；组分C平滑剂氨基改性硅油，含量为32份；组分D改性剂平均粒径为Inm的水分散凝集胶体ニ氧化硅，含量为I份。 所述的亲水亲油值为10。ニ、制备方法取16份聚纤维素季铵盐，12份甘油单月硅酸酷，32份氨基改性硅油，I份平均粒径为Inm的水分散凝集胶体ニ氧化硅。先将甘油単月硅酸酯到50°C，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将甘油単月硅酸酯倒入与其混合，搅拌2小时即可得到性能优良的纺丝油剤。实施例2一种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下一、配方组分A抗静电剂聚纤维素季铵盐，含量为30份；组分B乳化剂甘油単癸酸酷，含量为28份；组分C平滑剂氨基改性娃油，含量为55份；组分D改性剂平均粒径为200nm的水分散凝集胶体ニ氧化硅，含量为5份。所述的亲水亲油值为16。ニ、制备方法取30份聚纤维素季铵盐，28份甘油単癸酸酷，55份氨基改性硅油，5份平均粒径为200nm的水分散凝集胶体ニ氧化硅。先将甘油単月硅酸酯到65°C，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将甘油単月硅酸酯倒入与其混合，搅拌I小时即可得到性能优良的纺丝油剤。实施例3一种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其配方和制备方法如下一、配方组分A抗静电剂聚纤维素季铵盐，含量为20份；组分B乳化剂甘油単辛酸酷，含量为20份；组分C平滑剂氨基改性娃油，含量为40份；组分D改性剂平均粒径为IOOnm的水分散凝集胶体ニ氧化硅，含量为3份。所述的亲水亲油值为13。ニ、制备方法取20份聚纤维素季铵盐，20份甘油単癸酸酷，40份氨基改性硅油，3份平均粒径为IOOnm的水分散凝集胶体ニ氧化硅。先将甘油単月硅酸酯到60°C，然后分别将其他几种组份倒入不锈钢的配置釜中搅拌混合均匀，最后将甘油単月硅酸酯倒入与其混合，搅拌I. 5小时即可得到性能优良的纺丝油剤。
权利要求
1.一种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其特征是所述的纺丝油剂的有效成分有以下组份和含量组成，所述的含量按重量份数计算 组分A :聚纤维素季铵盐，16 30份； 组分B :单甘油脂肪酸酷，12 28份； 组分C :氨基改性硅油，32 55份； 组分D :纳米级无机ニ氧化硅，I 5份。
2.根据权利要求I所述的ー种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，所述的单甘油脂肪酸酯为甘油单月硅酸酷、甘油単癸酸酯或甘油単辛酸酷。
3.根据权利要求2所述的ー种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，所述的纳米级无机ニ氧化硅为平均粒径l_200nm的水分散凝集胶体ニ氧化硅。
4.根据权利要求I所述的ー种用于土建工程的聚こ烯醇纤维用纺丝油剂，其特征在于，所述的纺丝油剂的亲水亲油值控制在10 16范围。
全文摘要
本发明涉及一种用于土建工程的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂，其有效成份有以下组份和含量组成抗静电剂——聚纤维素季铵盐，16～30份；乳化剂——单甘油脂肪酸酯，12～28份；平滑剂——氨基改性硅油，32～55份；改性剂——纳米级无机二氧化硅，1～5份。该纺丝油剂各组分相互协调、合理复配，综合性能优良，赋予纤维很好的平滑和集束等特性。该纺丝油剂关键是其中的含极性基团易形成氢键组分能够一方面与水泥水化后产物之间复合形成氢键，保持良好的粘结力，另一方面也能与聚乙烯醇纤维表面大量羟基形成氢键，也形成较强的附着力，这样保证了聚乙烯醇与水泥混凝土基体之间的粘结力得到很大幅度的提高，同时也使得增强基体的高性能化。
文档编号D06M11/79GK102720067SQ20121007963
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者刘国平, 李文刚, 王有富, 赵炯心 申请人:上海罗洋新材料科技有限公司