一种沥青混凝土用高分散性PAN纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纤维材料制备领域，尤其涉及一种沥青混凝土用高分散性高强高模PAN纤维及其制备方法。

背景技术：

聚丙烯腈纤维(PAN纤维)在产业用领域发展迅猛，尤其高强高模PAN主要用于制备预氧丝、碳纤维及沥青混凝土增强材料。德国拜耳、赫斯特、考陶尔公司等，尤其日本Toray公司，在高强高模PAN纤维制备技术上走在世界前列。

连云港中复神鹰是我国高强高模PAN纤维的技术引导者，其生产规模、技术先进性均在国内位列第一，其他研究机构还有苏恒神、威海拓展、兰州蓝星以及吉林江城等。

虽然国内在PAN建筑应用领域取得了一定的进展，但其在高分散性方面仍有待提高。由于PAN短纤投入沥青混凝土中极易团聚，分散性差，纤维与沥青界面相互作用力低，导致难以起到增强效果。本专利通过在高强高模PAN纤维表面包覆一层沥青，旨在提供一种沥青混凝土用高分散性高强高模PAN纤维及其制备方法，从而提高PAN纤维在沥青混凝土中的分散性，同时起到增强沥青混凝土的作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种沥青混凝土用高分散性PAN纤维及其制备方法，通过在高强高模PAN纤维表面包覆一层沥青，能够有效地提高PAN纤维在沥青混凝土中的分散性，进而使得添加PAN纤维后的沥青混凝土的抗疲劳性、抗剥落性、高温稳定性和低温抗裂性等性能得到极大改善，防止沥青路面过早产生车辙等损坏。

为实现上述目的，本发明提出的沥青混凝土用高分散性PAN纤维，包括PAN纤维和沥青，所述沥青包覆在所述PAN纤维表面。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，所述PAN纤维的拉伸为700～1500MPa。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，所述PAN纤维模量为10～30Gpa。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，所述PAN纤维的直径为8～15μm。

进一步的，在所述的沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，所述沥青采用的型号为50号、70号、90号或者110号沥青。

进一步的，在所述的沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，所述PAN纤维外层包覆的沥青质量占PAN纤维质量的3～10％。

本发明还提出了一种沥青混凝土用高分散性PAN纤维的制备方法，包括以下步骤：

(a)制备PAN纺丝溶液；

(b)对所述PAN纺丝溶液采用干喷湿纺制成PAN纤维；

(c)对步骤(b)获得的PAN纤维表面进行沥青包覆处理。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维的制备方法中，所述PAN纤维的拉伸强度为700～1500MPa，模量为10～30Gpa，直径为8～15μm。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维的制备方法中，在步骤(b)中所述PAN纤维的纺丝速度为100～400m/min。

进一步的，在所述沥青混凝土用高分散性PAN纤维的制备方法中，在步骤(c)中所述沥青包覆前预加热温度为180～230℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：通过在高强高模PAN纤维表面包覆一层沥青，能够有效地提高PAN纤维在沥青混凝土中的分散性，并使得添加包覆有沥青的PAN纤维后的沥青混凝土弯拉应变和弯拉强度均提高30％以上，极大改善了沥青混凝土的抗疲劳性、抗剥落性、高温稳定性和低温抗裂性等性能，从而防止沥青路面过早产生车辙等损坏。

附图说明

图1为本发明一实施例高分散性PAN纤维中沥青包覆处理工艺；

图2为本发明一实施例高分散性PAN纤维的制备流程工艺。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的沥青混凝土用高分散性PAN纤维进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出的沥青混凝土用高分散性PAN纤维，包括PAN纤维1和沥青2，所述沥青2包覆在所述PAN纤维1表面。

具体的，在本实施例中，所述的PAN纤维1拉伸强度为700～1500MPa，模量为10～30Gpa，直径为8～15μm，这种高强高模的PAN纤维的添加能够有效改善沥青混凝土的性能。

优选的，在本实施例中，所述沥青2采用的型号为50号、70号、90号或者110号沥青，所述PAN纤维1外层包覆的沥青2质量占PAN纤维1质量的3～10％。

本发明还提出了一种沥青混凝土用高分散性PAN纤维的制备方法，包括以下步骤：

(a)制备PAN纺丝溶液；

(b)对所述PAN纺丝溶液采用干喷湿纺制成PAN纤维；

(c)对步骤(b)获得的PAN纤维表面进行沥青包覆处理。

在本实施例中，所述PAN纤维的拉伸强度为700～1500MPa，模量为10～30Gpa，直径为8～15μm，因此所述PAN纤维为高强高模PAN纤维。

步骤(b)所述PAN纺丝溶液的干喷湿纺制备PAN纤维的工艺流程如图2所示，纺丝原液依次经过干喷湿纺、凝固浴、多级水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸和卷绕原丝八个工艺单元，在本实施例中，通过对凝固浴的组成、浓度、温度，热水牵伸，蒸汽牵伸和干燥致密化的技术优化调控，获得所述高强高模PAN纤维。此外，本实施例中，所述高强高模PAN纤维还可以采用外界提供的PAN纤维成品。

优选的，在本实施例中，在步骤(b)中所述PAN纤维1的纺丝速度为100～400m/min，在步骤(c)中所述沥青2包覆前需预加热至180～230℃。

具体的，在本实施例中，步骤(c)中的沥青包覆处理工艺如图1所示，首先使得纺丝获得的所述高强高模PAN纤维1经过导辊3，然后通过一装有沥青2的浴锅，从而在PAN纤维1表面均匀涂覆沥青2，进而得到表面包覆有一层沥青2的PAN纤维1，然后再次通过导辊3，经冷却切断得到本专利所提出的沥青混凝土用高分散性PAN纤维。

综上，在本发明实施例提供的沥青混凝土用高分散性PAN纤维中，通过在高强高模PAN纤维表面包覆一层沥青，能够有效地提高PAN纤维在沥青中的分散性，并使得添加包覆有沥青的PAN纤维后的沥青混凝土弯拉应变和弯拉强度均提高30％以上，极大改善了沥青混凝土的抗疲劳性、抗剥落性、高温稳定性和低温抗裂性等性能，从而防止沥青路面过早产生车辙等损坏。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。