专利名称：混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚丙烯纤维及其制备方法，尤其是涉及一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维及其制备方法。
背景技术：
水泥混凝土作为一种优良的土木建筑材料，已有170多年使用历史，为完善其性能和克服抗拉强度低、收缩变形大、质脆、不耐挠曲等缺点，已有多种多样众所周知的方法，但仍然不能满足当今土木建筑工业飞速发展的要求。六十年代中期，欧洲为解决北欧煤矿口混凝土围护结构冻脆损害问题，先后对应用于水泥混凝土的十余种纤维材料进行了研究和评价，取得了大量成果。
可用于混凝土增强的纤维有钢纤维和非钢纤维两类，非钢纤维中又分为高弹纤维(Ef/Ec＞1，如碳纤维、石棉纤维、玻璃纤维等)和低弹纤维(Ef/Ec≤1，如尼龙、聚丙烯等合成纤维)，其中Ef/Ec为纤维与混凝土的弹性模量比。其中聚丙烯纤维抗拉强度中等，模量一般，耐酸碱，几乎不吸水、干态、湿态纤维强度无变化、比重小，价格便宜，与水泥的结合性较好，被认为是最有工业价值的纤维品种之一。
聚丙烯是一种典型的聚烯烃类结晶聚合物。一般聚丙烯纤维(短纤维)的主要力学性能为容重8.829KN/m3，弹性模量1.57～4.41KN/mm2，抗拉强度400N/mm2。
水泥混凝土与改性聚丙烯纤维是两种性质不同的独立相材料，物理力学性能相差较大，聚丙烯容重约为混凝土的0.375倍，弹性模量约为0.05～0.15倍，抗拉强度约为100倍。两相界面的结合方式是充分发挥纤维水泥混凝土综合性能的极其重要环节。
聚丙烯纤维近年来应用较广，八十年末期，意大利蒙特艾迪比学集团根据研究建立了7500吨/年生产规模的聚丙烯生产线，用聚丙烯纤维取代石棉纤维制造水泥纤维板制品。美国弗贝麦斯公司生产的类网状聚丙烯纤维已在世界各地的土木建筑工程中广为应用。1994年韩国引进了该项工艺技术。我国近几年进口混凝土用纤维的国内售价达70～168元/kg，极大地抑制了其在土木工程领域中的应用。因此，开发建立具有我国自主知识产权的聚丙烯纤维材料具有重要的意义。
申请号96116519.7，发明名称为水泥防裂用聚丙烯纤维，是关于抗裂、抗压、抗折水泥混凝土制品的制备，属建筑材料类。它是在水泥混凝土中掺入0.9kg/m3的单丝纤度6.6dtex，多孔隙异形聚丙烯短纤维，经充分捣和后浇注成型的水泥混凝土制品。由于采用了短纤维，简化了它在水泥混凝土中分散的工艺；异形纤维增加了纤维与水泥混凝土的接触面积；异形截面纤维的刚性和多孔隙纤维表面的粗糙，提高了增强纤维的作用，导致水泥混凝土制品的力学性能提高。使用证明，尤其适宜地下建筑、大坝和桥梁的建造。
申请号为00106131.3公开了一种混凝土及砂浆用改性聚丙烯短纤维，其特征在于该纤维的横截面为三叶型或圆弧型并且多孔隙，分枝夹角120°，孔隙率为1.8～3.8％，纤维长度2～29mm，单纤纤度3.3～48dtex，纤维强度2.5～4.2CN/dtex，纤维模量26～45N/tex，纤维伸长30～180％，结晶度15～36％，取向度26～36×10-3。该产品制造简便，三叶型或圆弧型在生产上纺丝成形容易。
申请号01114247.2公开了一种混凝土及砂浆用改性聚丙烯抗裂抗渗纤维，该纤维的横截面为“星”型，分枝夹角分为圆周不等分角度，由110°、120°、130°三分枝夹角组成，单纤长度为5～21mm，单纤纤度12～25dtex，单纤强度280～370MPa，初始模量2700～3750MPa，极限拉伸15～60％，酸碱溶解度0.12～0.3％，抗酸碱强度300～380MPa，抗酸碱极限拉伸15～60％，纤维结晶度50～75％。该发明的产品制造方便，并且“星”型在生产上易纺丝成型，有利于增大纤维与混凝土及砂浆间的啮合度，减少施工过程中的坍落度损失，并且在混凝土及砂浆中具有较好的分散性和粘着力，抗裂抗渗效果优。
申请号02131211公开了一种PP混凝土增强纤维的生产方法，喷丝板的喷丝孔进行特殊设计，孔径在0.6～0.8mm，长径比1∶8～12，已达到喷丝均匀的高强低模量纤维。纺丝的冷却装置是采用乳化液水冷却；将纤维切断成长度为8mm、12mm、19mm的规格。纤维的表面涂层活化剂采用有机硅、硅氧烷、烷基磷酸盐、抗老化剂、分散剂，进行二次活化处理；纤维的纤度---单丝为20克/旦～30克/旦。该发明使纤维具有抗酸碱性强，发散性好，比重轻，抗拉强度高，弹性模量低，能抗老化等优点，与混凝土/砂浆搅拌时纤维不结团，分布均匀，与水泥粘结亲和性好，保水率低。
但目前，聚丙烯短纤维属于在土木工程中使用的低掺量细纤维，其生产工艺制备方法与传统纺织工业的细聚丙烯纤维并没有太大改变，只是对纤维表面进行了改性处理以改善其应用性能，纺出的聚丙烯短纤维掺量比较低，在混凝土中主要起抗裂作用，间接起到提高混凝土的抗渗、抗冲击等性能。而且在施工方面，细纤维在喷射混凝土干搅拌和干喷射的过程中容易飞散。
因此，研究人员在能满足纤维成纤可纺性的基础上，不断提高聚丙烯纤维的直径，使之不仅具有细纤维所能赋予的各种性能外，还能提高混凝土韧性、抗冲击性等方面的性能，同时解决施工难的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强型改性聚丙烯粗纤维，该纤维可改善和提高与混凝土的亲和力、握裹力，保持粗纤维对混凝土的增强增韧的作用，最终代替钢纤维。
本发明的另一目的在于提供一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维的制备方法。
为了实现本发明目的，一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，单纤维纤度为64～9300旦尼尔，当量直径0.1mm～1.2mm，抗拉强度280～500MPa，弹性模量3800～5000MPa，极限拉伸率15％～30％，纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理。
优选的，单纤维纤度为1600～6000旦尼尔，当量直径0.5mm～1mm，抗拉强度320～400MPa，弹性模量4200～4800MPa，极限拉伸率14～18％。
所述的聚丙烯粗纤维中包括聚丙烯、占聚丙烯加入量1～20％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量0.1～10％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐。
优选的为，包括聚丙烯、占聚丙烯加入量1～10％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量0.5～8％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐。
最优选的为，包括聚丙烯、占聚丙烯加入量1.5～3％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量2～6％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐。
所述的聚丙烯的熔融指数为2～40g/10min，以等规均聚物为佳。
所述的含有亲水基团的高分子化合物，其为含阴离子、阳离子或非离子型极性基团，并与聚丙烯有一定相容性的高分子化合物。
具体地说，所述的含有亲水基团的高分子化合物为聚乙二胺-环氧乙烷、聚乙二胺-环氧丙烷、聚-4-乙烯吡啶、聚辛烷基苯乙烯-苯乙烯磺酸、烯类单体与含有季铵盐的烯类单体共聚物、含有季铵羧基内盐的共聚物、环氧丙烯基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯嵌段共聚物、N-聚代马来酸酐与聚苯乙烯的嵌段共聚物、甲基丙烯酸十八醇酯与丙烯酰胺的共聚物等其中的一种或两种以上的混合；混合比例可为1～2∶1～2或1～2∶1～2∶1～2。
所述的含有亲水基团的高分子化合物作为改性剂，主要用来改善聚丙烯不吸水的不足，得到真正意义的“改性”，以提高其与土木工程中混凝土的亲和力。
由于聚丙烯是非极性聚合物，为了使聚丙烯与改性剂能更好的相容，改性聚丙烯粗纤维还可含有占聚丙烯加入量0.5％～10％的增容剂，优选为3％～6％。
所述的增容剂可为反应性增容剂，比如马来酸酐接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯中的一种。
为了更好地改善聚丙烯在混凝土中的握裹力及分散性，进而综合提高混凝土在应用中的技术指标；还对改性聚丙烯粗纤维表面用物理和化学的方法进行后处理以便改善握裹力及分散性，经过后处理的粗纤维其表面形状优于钢纤维，增大了接触面积，增强界面粘结，更有效阻止纤维被拔出。由于经后处理过的粗纤维有一定的亲水性，又从另一角度提高了它与混凝土基材的握裹力。另外，它又能使粗纤维在混凝土中具有很好的分散性。
所述物理方法就是对聚丙烯粗纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理，所述的化学方法就是在纤维中加入表面处理剂，所述的表面处理剂为烷基磷酸碱金属盐，可为8-18个碳原子的烷基磷酸碱金属盐，所述的碱金属可为钠或钾。比如含十二烷基磷酸钾、含十二烷基磷酸钠或含十烷基磷酸钾等。
所得改性聚丙烯粗纤维从外观看，与现使用的细纤维比，直径明显提高，本发明所述的混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维其单丝当量直径约为0.1mm～1.2mm，而细纤维直径一般为50μm以下，本发明所述的聚丙烯粗纤维直径约是细纤维直径的几倍，甚至是几十倍，同时抗拉强度可达280～500MPa，弹性模量3800～5000MPa，极限拉伸率15～30％。
在施工运用过程中，改性聚丙烯粗纤维掺量明显高于细聚丙烯纤维，粗纤维掺量为混凝土量的0.5％～2.0％，而细纤维掺量在0.1％～0.2％。
同时，为了便于加工和施工，纤维长度可控制在20～60mm之间。
本发明所述的单丝所能承受的强力很高，且表面具有明显凹凸压痕，在混凝土中部分承担了混凝土由于各种原因引起的混凝土内应力，间接提高了混凝土的抗拉强度。在防止水泥固化过程中裂缝的形成和扩散、提高水泥混凝土的耐磨性能、抗冻融循环能力的同时，可以很大程度提高水泥混凝土的抗张强度、抗冲击强度等，在工程应用中可部分代替钢纤维，解决钢纤维的易锈蚀、对机械磨损大、易伤人等不足。
而纺织工业中对于生产力学性能好、纤度高的纤维来说，其纺丝技术难度很大，它需要探索冷却固化条件、控制初生丝晶态结构(拟六方晶态含量)，以利于成型后，提高牵伸倍率和取向度，来提高纤维机械性能(抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量)。使用粗纤维除了在改善混凝土性能方面具有细纤维所能赋予的各种性能外，还在提高混凝土韧性、抗冲击性方面有更大的贡献。
本发明所述的纺丝工艺的关键在于，喷丝头截面形状与牵伸倍率及熔体喷出量、压力、温度与工艺试验及参数的确定，涉及到一系列工序、工艺路线的改造及纤维成型后，卷绕与切断的同步以获得高速稳定的工业化生产。
本发明所述的聚丙烯粗纤维制备工艺路线如下聚丙烯及其各组分→螺杆挤出机→喷丝模头→固化→牵伸→热定型→表面后处理→卷绕成型→切断→成品。
为了实现另一发明目的，本发明的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维的制备方法，包括如下步骤将聚丙烯及其各组分按比例混合，经螺杆挤出机喷丝板挤出后，进入5～30℃的水浴冷却固化，然后经高倍2～5级牵伸，65～150℃热定型，再经表面处理剂的溶液处理后，纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理、切断即得增强型改性聚丙烯粗纤维。
其中，挤出熔体温度控制为220～280℃。
所述的喷丝板的长径比为1/3～1/5，形状可为异型喷丝孔中的任意一种，比如扁平形、三叶形、四叶形、雪花形、哑铃形、星形或梅花形一种或一种以上的组合。
水浴骤冷可生成次晶，控制初生丝晶态结构，有利于牵伸；多级牵伸时，第一级牵伸采用65～85℃热水浴，牵伸倍数为5～9倍，以控制高的取向和较低的结晶，而利于下一级牵伸。
之后，再经2～4级130～150℃的1.2～3倍热牵伸。
所述的纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理，就是对纤维表面进行物理处理，使表面有明显的凹凸压痕。
对纤维进行表面处理剂处理采用本领域常用上油装置吸附含表面处理剂的水溶液，所述的表面处理剂为烷基磷酸碱金属盐，所述的碱金属可为钠或钾，比如含十二烷基磷酸钾、含十二烷基磷酸钠或含十烷基磷酸钾等；溶液浓度为5～20％。
采用本发明所述的制备方法可得表面有凹凸螺纹的增强型改性聚丙烯粗纤维，其单纤维纤度为64～9300旦尼尔，当量直径0.1mm～1.2mm，抗拉强度280～500MPa，弹性模量3800～5000MPa，极限拉伸率15～30％，表面处理剂的量为聚丙烯量的0.1～10％。
本发明所述的改性聚丙烯粗纤维理化指标(参照GB/T14343-1993的测试方法)
与国外同类产品相比较，通过对国外样品的光谱分析确认其材质不吸水，它在混凝土中与混凝土的握裹力弱，容易被拔出。而本发明的混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维具有一定的亲水性，它在混凝土中与混凝土的握裹力强，在施工中对混凝土的塌落度无明显影响，不会影响施工，本身强度亦不会降低，满足了工程的需要。
本发明的技术人员在高强聚丙烯纤维研究开发方面，特别是对晶态分子结构与牵伸丝取向度和纤维强度关系的研究，以及共混熔纺技术研究方面都有新的突破。由于聚丙烯为碳链大分子结构，亲水性低，本发明的技术人员为了提高粗纤维在混凝土中的亲和力，通过大量的实验，筛选出带有极性基团的高分子聚合物改性剂与聚丙烯共混纺，所述的改性剂要求不仅能改善聚丙烯的吸水性，还能满足纤维的可纺性要求，因此本发明所用的改性剂有以下优点第一，它与聚丙烯树脂共混纺时具有相容性及成纤可纺性；第二，在纺丝温度范围内不发生热分解；第三，不但与聚丙烯具有相容性，同时又具有一定的亲水性，使得共混纺出来的“混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维”具有一定的亲水性，从而提高粗纤维混凝土的粘结强度；第四，所制成的粗纤维具有很好的抗碱性，在混凝土的碱性条件下不发生降解、分解、老化及其它性能的降低，从而保持粗纤维对混凝土的增强增韧的作用；第五，来源广泛、成本要低。
本发明所述的改性聚丙烯粗纤维—“凯泰(CTA)混凝土增强用有机纤维”为含有亲水基团的高分子化合物与聚丙烯(PP)树脂共混熔纺出纤维直径大于0.1mm的粗纤维(类似钢纤维)，再经物理或化学的方法对其粗纤维表面进行处理，使粗纤维与混凝土之间有良好的握裹力，从而改善或提高混凝土的韧性、抗冲击、抗裂、抗冻、防渗、弯拉、以及耐久性等综合性能，各项性能提高了40～80％，增加混凝土使用寿命，减少日后的维修费用，使其产生良好的经济效益和社会效益。另外，在施工方面，粗纤维施工操作要易于细纤维，例如在喷射混凝土干搅拌和干喷射的过程中不容易飞散。
具体实施例方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1熔融指数MI＝12g/10min的等规均聚聚丙烯切片自加料斗喂入单螺杆挤出机；含有亲水基团的高分子化合物聚乙二铵-环氧乙烷(产自北京中纺化工有限公司)以占聚丙烯加入量2.5％的重量分数、增溶剂马来酸酐接枝聚丙烯以占聚丙烯加入量4％的重量分数，自传盘式计量装置喂入单螺杆挤出机，喂入的混合料经螺杆挤出机挤出、静态混合器混合、预过滤器过滤，挤出熔体温度控制为230℃，计量泵计量后自长径比为1/4的哑铃形喷丝孔的多孔喷丝板挤出，进入20℃的水浴冷却固化成型。出水浴后的初生丝经70℃的热水浴牵伸5.1倍，再经140℃的热板牵伸1.5倍、145℃的热辊牵伸1.2倍后卷绕，得单丝纤度为9300旦尼尔(1.2mm)的纤维，经纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理、切断和含十二烷基磷酸钾10％的油剂表面上油装置处理后，得增强型改性聚丙烯成品纤维，表面处理剂的量为3％。
纤维长度为30mm，纤维的比重为0.914；抗拉强度360Mpa；润湿角5度；弹性模量4700Mpa；极限牵伸率13.8％；熔点165℃；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的1.0％，加入的纤维亲水性好，它在混凝土中与混凝土的握裹力强，在施工中对混凝土的塌落度无明显影响，提高混凝土的韧性、抗冲击、抗裂、抗冻、防渗、弯拉、以及耐久性等综合性能，增加混凝土使用寿命。其中，抗冲击性能提高了45％，韧性提高了60％，防渗能力提高了35％。
实施例2其他同实施例1，不同的是，粗纤维的各原料组分为熔融指数MI＝20g/10min聚丙烯、占聚丙烯加入量10％的聚-4-乙烯吡啶(产自北京中纺化工有限公司)和占聚丙烯加入量6％的丙烯酸接枝聚丙烯。
挤出熔体温度控制为220℃，喷丝板的长径比为1/5，形状可为扁平形喷丝孔。
第一级牵伸采用65℃热水浴，牵伸倍数为7.2倍，之后，再经130℃的热板牵伸2.5倍、140℃的热辊牵伸1.5倍、145℃的热辊牵伸1.2倍后卷绕。
表面处理剂溶液为15％十烷基磷酸钠的水溶液。
所得粗纤维的单丝纤度为1600旦尼尔，当量直径0.5mm的纤维，表面处理剂十烷基磷酸钠的量为8％，纤维长度为40mm，纤维的比重为0.91；抗拉强度330Mpa；润湿角3度；弹性模量4500Mpa；极限牵伸率15.1％；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的1.5％，其中，抗冲击性能提高了36％，韧性提高了58％，防渗能力提高了42％。
实施例3其他同实施例1，不同的是，粗纤维的各原料组分为熔融指数MI＝2g/10min聚丙烯、占聚丙烯加入量12％的聚乙二胺-环氧丙烷(产自北京中纺化工有限公司)和占聚丙烯加入量8％的烯类单体与含有季铵盐的烯类单体共聚物(产自北京中纺化工有限公司)。
挤出熔体温度控制为250℃，喷丝板的长径比为1/3，形状为三叶形。
第一级牵伸采用85℃热水浴，牵伸倍数为8.3倍，之后，再经150℃的热板牵伸3倍后卷绕。
表面处理剂溶液为5％辛烷基磷酸钠的水溶液。
所得粗纤维的单丝纤度为64旦尼尔，当量直径0.1mm的纤维，表面处理剂的量为0.1％，纤维长度为50mm，抗拉强度280Mpa；润湿角6度；弹性模量3800Mpa；极限牵伸率16％；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的0.5％，其中，抗冲击性能提高了43％，韧性提高了55％，防渗能力提高了38％。
实施例4其他同实施例1，不同的是，粗纤维的各原料组分为熔融指数MI＝30g/10min聚丙烯、占聚丙烯加入量8％的聚辛烷基苯乙烯-苯乙烯磺酸(产自北京中纺化工有限公司)和占聚丙烯加入量0.5％的丙烯酸接枝聚丙烯。
挤出熔体温度控制为240℃，喷丝板的长径比为1/3，形状为四叶形。
第一级牵伸采用80℃热水浴，牵伸倍数为9倍，之后，再经130℃的热板牵伸1.8倍、145℃的热辊牵伸2倍、150℃的热辊牵伸1.5倍后卷绕。
表面处理剂溶液为20％十八烷基磷酸钾的水溶液。
所得粗纤维的单丝纤度为579旦尼尔，当量直径0.3mm的纤维，表面处理剂的量为10％，纤维长度为60mm，纤维的比重为0.91；抗拉强度380Mpa；润湿角5度；弹性模量4200Mpa；极限牵伸率20％；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的2.0％，其中，抗冲击性能提高了31％，韧性提高了47％，防渗能力提高了39％。
实施例5其他同实施例1，不同的是，粗纤维的各原料组分为熔融指数MI＝10g/10min聚丙烯、占聚丙烯加入量1.5％的环氧丙烯基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯嵌段共聚物(产自北京中纺化工有限公司)和占聚丙烯加入量3％的丙烯酸接枝聚丙烯，挤出熔体温度控制为260℃。
表面处理剂溶液为12％十二烷基磷酸钾的水溶液。
所得粗纤维的单丝纤度为4117旦尼尔，当量直径0.8mm的纤维，表面处理剂的量为6％，纤维长度为20mm，纤维的比重为0.91；抗拉强度500Mpa；润湿角3度；弹性模量4000Mpa；极限牵伸率18％；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的1.2％，其中，抗冲击性能提高了38％，韧性提高了60％，防渗能力提高了46％。
实施例6其他同实施例1，不同的是，粗纤维的各原料组分为熔融指数MI＝40g/10min聚丙烯、占聚丙烯加入量10％的甲基丙烯酸十八醇酯与丙烯酰胺的共聚物(产自中纺化工公司)、占聚丙烯加入量5％的聚乙二胺-环氧乙烷和占聚丙烯加入量10％的马来酸酐接枝聚丙烯。
挤出熔体温度控制为230℃，喷丝板的长径比为1/4，形状为梅花形。
第一级牵伸采用75℃热水浴，牵伸倍数为6.8倍，之后，再经135℃的热板牵伸2.8倍、150℃的热辊牵伸1.5倍后卷绕。
所得粗纤维的单丝纤度为6433旦尼尔，当量直径1.0mm的纤维，表面处理剂的量为2％，纤维长度为40mm，纤维的比重为0.91；抗拉强度330Mpa；润湿角3度；弹性模量5000Mpa；极限牵伸率15.1％；抗酸碱性极强。
在施工时，聚丙烯粗纤维掺量为混凝土量的1.8％，其中，抗冲击性能提高了36％，韧性提高了58％，防渗能力提高了42％。
尽管对本发明已作了详细的说明并引证了一些具体实例，但对本领域技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
权利要求
1.一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，单纤维纤度为64～9300旦尼尔，当量直径0.1mm～1.2mm，抗拉强度280～500MPa，弹性模量3800～5000MPa，极限拉伸率15％～30％，纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，单纤维纤度为1600～6000旦尼尔，当量直径0.5mm～1mm，抗拉强度320～400MPa，弹性模量4200～4800MPa，极限拉伸率14～18％。
3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，所述的聚丙烯粗纤维中聚丙烯、占聚丙烯加入量1～20％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量0.1～10％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐；优选的为，包括聚丙烯、占聚丙烯加入量1～10％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量0.5～8％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐；更优选的为，包括聚丙烯、占聚丙烯加入量1.5～3％的含有亲水基团的高分子化合物和占聚丙烯加入量2～6％的表面处理剂烷基磷酸碱金属盐。
4.根据权利要求1～3任意一种所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，所述的聚丙烯的熔融指数为2～40g/10min，以等规均聚物为好。
5.根据权利要求1～3任意一种所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，所述的含有亲水基团的高分子化合物为聚乙二胺-环氧乙烷、聚乙二胺-环氧丙烷、聚-4-乙烯吡啶、聚辛烷基苯乙烯-苯乙烯磺酸、烯类单体与含有季铵盐的烯类单体共聚物、含有季铵羧基内盐的共聚物、环氧丙烯基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯嵌段共聚物、N-聚代马来酸酐与聚苯乙烯的嵌段共聚物、甲基丙烯酸十八醇酯与丙烯酰胺的共聚物其中的一种或两种以上的混合，混合比例为1～2∶1～2或1～2∶1～2∶1～2。
6.根据权利要求1～3任意一种所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，所述的表面处理剂为烷基磷酸碱金属盐，可为8-18个碳原子的烷基磷酸碱金属盐，所述的碱金属可为钠或钾，比如含十二烷基磷酸钾、含十二烷基磷酸钠或含十烷基磷酸钾。
7.根据权利要求1～5任意一种所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，其特征在于，还可含有占聚丙烯加入量0.5％～10％的增容剂，优选为3％～6％，所述的增容剂可为反应性增容剂，比如马来酸酐接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚丙烯中的一种。
8.制备权利要求1所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维的方法，包括如下步骤将聚丙烯及其各组分按比例混合，经螺杆挤出机喷丝板挤出后，进入5～30℃的水浴冷却固化，然后经高倍2～5级牵伸，65～150℃热定型，再经表面处理剂的溶液处理后，纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理、切断即得增强型改性聚丙烯粗纤维。
9.根据权利要求8所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维的制备方法，其特征在于，所述的喷丝板的长径比为1/3～1/5，形状可为异型喷丝孔中的任意一种，比如扁平形、三叶形、四叶形、雪花形、星形、哑铃形或梅花形一种或一种以上的组合。
10.根据权利要求8所述的一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维的制备方法，其特征在于，第一级牵伸采用65～85℃热水浴，牵伸倍数为5～9倍，之后，再经2～4级130～150℃的1.2～3倍热牵伸。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土用增强型改性聚丙烯粗纤维，单纤维纤度为64～9300旦尼尔，当量直径0.1mm～1.2mm，抗拉强度280～500MPa，弹性模量3800～5000MPa，极限拉伸率15％～30％，纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理；本发明所述的改性聚丙烯粗纤维一“凯泰(CTA)混凝土增强用有机纤维”为含有亲水基团的高分子化合物与聚丙烯树脂共混熔纺出纤维当量直径大于0.1mm的粗纤维(类似钢纤维)，再经物理和化学的方法对其粗纤维进行固化前的表面凹凸螺纹处理，使粗纤维与混凝土之间有良好的握裹力，从而改善或提高混凝土的韧性、抗冲击、抗裂、抗冻、防渗、弯拉、以及耐久性等综合性能。
文档编号C04B16/00GK1683616SQ200410033670
公开日2005年10月19日 申请日期2004年4月15日 优先权日2004年4月15日
发明者史小兴, 孙玉山, 吴宏仁, 寇书毅, 任学文, 王新民, 金剑, 李影, 刘丽君, 崔津 申请人:北京中纺纤建科技有限公司