专利名称：：混凝土用结构增强合成纤维及其制备方法混凝土用结构增强合成纤维及其制备方法
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：纤维混凝土是以混凝土为基体，以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料。在纤维混凝土中，三维乱向分布的纤维形成网状承托作用，可抑制混凝土的开裂进程，提高混凝土的断裂韧性，使混凝土性能得到改善。聚丙烯纤维和钢纤维是工程中应用比较普遍的纤维品种。在实际推广过程中，它们不同程度地存在一些问题。聚丙烯纤维一般作为非结构性补强材料，用于混凝土的防裂抗渗工程，其增强、增韧效果不明显，不能用于需要结构增强的场合；钢纤维虽然可显著提高混凝土结构的抗裂性、弯拉强度、弯曲韧性及抗冲击性能，但由于掺量大、成本高，同时存在难以分散、易锈蚀、与水泥基体握裹力差等固有缺点，在很大程度上限制了它的发展。随着纤维混凝土在工程领域的推广，建筑材料理论也取得较大进展，根据复合材料的叠加效应以及不同材料的"复合优势"，在钢筋混凝土中用非金属材料作为加强筋或增强材料将是混凝土技术的重要发展方向。人们希望开发出一种新型的合成纤维，它不仅具有钢纤维和聚丙烯纤维的共同优点，同时又能克服它们的不足，以满足不同工程的实际要求。
发明内容本发明针对现有纤维在使用过程中存在的上述问题，提出一种新的混凝土用结构增强合成纤维，它既具有钢纤维和聚丙烯纤维的共同优点，同时又能克服它们的不足，可满足不同工程的实际要求，并可克服普通混凝土性脆抗拉性能弱等缺点。本发明由下列组分按重量比例制备而成聚丙烯20-70%，聚乙烯25-75%，聚酰胺0-25%,成核剂0.05-0.5%，抗氧化剂0.1-0.5%，所述聚丙烯为纤维级聚丙烯粒子，由等规度97-98%聚丙烯树脂造粒而成；聚乙烯为纤维级聚乙烯单体共聚切片；聚酰胺为聚酰胺树脂切片；成核剂为有机磷酸酯盐类，为NP-508或NP-509中的种；所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010或氧化剂168或两者以任意比例配置的混合物；所述分散剂选自为可溶于水及有机溶剂的阴离子表面活性剂。本发明的制备方法如下步骤1)将各原料按下述重量比在15032(TC下进行熔融混合聚丙烯20-70%，聚乙烯25-75%,聚酰胺0_25%、成核剂0.05-0.5%、抗氧化剂0.1-0.5%2)将熔融混合物送入双螺杆挤出机中挤出成型；机头一区150。C,二区180'C，三区240。C，四区320。C;3)直接注入喷丝板挤压喷丝；4)水冷却；5)—次牵引拉伸6)过分散剂油浴；7)135140'C热风烘干8)二次牵引拉伸至60-70CN/TEX;9)分线机弯曲缠绕；10)按客户要求外形尺寸切割。步骤4)水冷却至2040'C;步骤6)浸润分散剂的重量浓度为0.1-1.0%;步骤7)烘干时间通常为2分钟。本发明产品的掺量范围为结构增强纤维的掺量范围为3-9kg/m3混凝土,使用时不需要改变搅拌方式，只要将其直接加入混凝土拌合物中搅拌即可。本发明产品主要技术参数如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本发明的主要功能是提高混凝土裂缝控制能力，可有效地抑制混凝土的原生裂缝，减少裂缝的数量和尺寸。同时，当裂缝出现时，可使混凝土在裂后仍保持较高的抗拉强度，控制裂缝的发展。1.增强混凝土可在混凝土中形成三维乱向均匀分布的支撑体系，提高混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗冲击强度及耐疲劳强度，对硬化后的混凝土有很好的增强效果。2.提高混凝土抗冲击、抗磨损及抗震、抗碎能力可使混凝土泌水均匀，并阻碍骨料的离析，使混凝土形成更牢固的表面，从而显著提高混凝土的耐磨能力，同时由于吸收了冲击能并增加了混凝土介质的连续性，混凝土的抗冲击及抗震、抗碎能力大幅度提高。3.提高混凝土的韧性及延展性可大幅度提高混凝土的弯曲韧性，从而可改善混凝土的脆性，提高混凝土的整体性和延展性，使混凝土抗疲劳能力及耐久性大幅度得到改善。4.提高混凝土抗渗能力可抑制了连通裂缝的产生，提高了混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗渗性能。本发明的技术特点是可作为混凝土结构增强材料，取代传统的钢纤维和钢丝网，与钢纤维和钢丝网相比，具有如下特点1.更好的分散性，更佳的粘接性能本发明表面粗糙，外形轮廓分明，可大大地增加水泥基体对纤维的咬合力和摩擦力，提高纤维与基体的粘接能力。2.更小的纤维掺量，卓越的抗裂能力本发明与钢纤维对比如下表1本发明产品与钢纤维的对比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可以看出同等体积掺量时，本发明产品数量是钢纤维的5倍，根据纤维阻裂的"间距理论"，纤维根数越多，纤维间距越小，抗裂效果越明显。3.更广的产品用途，可用于耐蚀、防磁、绝缘、防水等特殊工程本发明是一种惰性材料，因此绝缘无磁、防锈耐蚀，可用于高速公路收费站、地铁等需要防磁、绝缘的工程；亦可用于港口、水利等需要防止钢筋锈蚀的工程。4.施工方便、安全可靠本发明在应用时，可省去安装阻裂钢丝网时劳动力密集的步骤，其混凝土表面易修整、不露头，省时省力、安全可靠。5.降低成本、经济合算本发明掺量小、单方混凝土成本低，同时，在使用时可显著縮短工期，降低劳动力成本，并消除混凝土潜在的腐蚀，降低破损及维修成本。具体实施方式下面结合实例对本发明作进一步阐述.实施例11)将各原料按下述重量比在15032(TC下进行熔融混合聚丙烯69.8%,聚乙烯25X,聚酰胺5%,成核剂0.05%,抗氧化剂0.15%;2)将熔融混合物送入双螺杆挤出机中挤出成型；机头一区150。C,二区180'C，三区240。C，四区320。C;3)直接注入喷丝板挤压喷丝；4)水冷却至2040。C;5)—次牵引拉伸6)过分散剂油浴，浸润分散剂的重量浓度为1.0%;7)13514(TC热风烘干2分钟；8)二次牵引拉伸至60-70CN/TEX;9)分线机弯曲缠绕；10)按客户要求外形尺寸切割成需要的长度包装入库。实施例2:实施例2的制备过程与实施例相同，各组分的重量比如下聚丙烯49%，聚乙烯50%，聚酰胺O，成核剂0.5%，抗氧化剂0.5%。步骤6)浸润分散剂的重量浓度为0.5%。实施例3:实施例3的制备过程与实施例相同，各组分的重量比如下聚丙烯2(M，聚乙烯74.4%，聚酰胺5%，成核剂0.5%，抗氧化剂O.1%。步骤6)浸润分散剂的重量浓度为0.5%。实施例4:实施例4的制备过程与实施例相同，各组分的重量比如下聚丙烯35%，聚乙烯64.5%，聚酰胺0%,成核剂0.2%，抗氧化剂0.3%。步骤6)浸润分散剂的重量浓度为1.0%。实施例5实施例5的制备过程与实施例相同，各组分的重量比如下聚丙烯30%,聚乙烯44%,聚酰胺25%,成核剂0.5%，抗氧化剂0.5%。步骤6)浸润分散剂的重量浓度为1.0%。性能比较对比基准组单丝聚丙烯合成纤维组、钢纤维组、结构纤维组的工作性能及混凝土/砂浆性能如下:表2混凝土的配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>l.分散性本发明产品经过特殊的工艺处理，在混凝土中具有良好的分散性，可大大地增加水泥基体对纤维的咬合力和摩擦力，提高纤维与基体的粘接能力。表3纤维分散性及工作性<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2.抗裂能力表4纤维砂浆抗裂性试验<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3.力学性能各种混凝土的力学性能(抗压、剪切、劈拉及抗折性能)试验结果如表4所示。与基准混凝土相比，结构纤维混凝土的抗压强度、弯曲强度与基准混凝土接近，而对于劈拉强度，纤维的加入，明显提高了混凝土的劈拉强度。表5纤维混凝土的力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4.抗冲击性能表6纤维混凝土抗冲击试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>5.弯曲韧性表7纤维混凝土弯曲韧性试验结果注Re^b/fcr为弯曲韧度比<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于由下列组分按重量比例经熔融、喷丝、定型工艺制备而成聚丙烯20-70％，聚乙烯25-75％，聚酰胺0-25％、成核剂0.05-0.5％，抗氧化剂0.1-0.5％，2、如权利要求1所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于所述聚丙烯为纤维级聚丙烯粒子。3、如权利要求1所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于聚乙烯为纤维级聚乙烯切片。4、如权利要求1所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于所述聚酰胺为聚酰胺树脂切片。5、如权利要求l所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于所述成核剂为有机磷酸酯盐类，为NP-508或NP-509中的一种。6、如权利要求l所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于所述抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂168或两者以任意比例的混合物。7、如权利要求l所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于所述分散剂为可溶于水及有机溶剂的阴离子表面活性剂。8、权利要求l至7任意一项所述混凝土用结构增强合成纤维的制备方法，其特征在其包括如下步骤1)将各原料按下述重量比在15032(TC下进行熔融混合聚丙烯20-70%,聚乙烯25-75%,聚酰胺0_25%、成核剂0.05-0.5%、抗氧化剂0.1-0.5%2)将熔融混合物送入双螺杆挤出机中挤出成型；机头一区150。C，二区180。C,三区240。C，四区32CTC;3)直接注入喷丝板挤压喷丝；4)水冷却；5)—次牵引拉伸6)过分散剂油浴；7)13514(TC热风烘干；8)二次牵引拉伸至60-70CN/TEX。；9)分线机弯曲缠绕；10)按客户要求外形尺寸切割。9、如权利要求8所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于步骤4)水冷却至204(TC。10、如权利要求8所述混凝土用结构增强合成纤维，其特征在于步骤6)浸润分散剂的重量浓度为0.l-l.0%。全文摘要本发明涉及一种混凝土用结构增强合成纤维，由下列组分按重量比例经熔融、喷丝、分散、定型工艺制备而成聚丙烯20-70％，聚乙烯25-75％，聚酰胺0-25％、成核剂0.05-0.5％，抗氧化剂0.1-0.5％。本发明表面粗糙，外形轮廓分明，具有良好的分散性及水泥基体的粘接力，产品既具有钢纤维的功能，又具有合成纤维的优点，主要用来代替在混凝土面板结构中的焊接金属网格和钢纤维，提高混凝土的抗弯、抗冲击、抗疲劳能力。文档编号D01D5/08GK101348342SQ20081012474公开日2009年1月21日申请日期2008年9月1日优先权日2008年9月1日发明者叶德平,瑾朱申请人:南京派尼尔科技实业有限公司