[发明专利]一种用于土建工程的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇纺丝过程中使用的油剂，具体涉及一种用于土建工程的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂。 

背景技术

聚乙烯醇纤维的价格低、密度小、粘结力高、分散性好、易于搅拌；与其他合成纤维相比，聚乙烯醇纤维亲水性好、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，因此目前对聚乙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。聚乙烯醇纤维增强水泥机理：由于聚乙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结合层，从而增进了界面的致密性和加强了界面的粘结，扩大了聚乙烯醇纤维阻裂增强的界面效应范围。因此如机场跑道、码头、水库大坝及铁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乙烯醇纤维增强。 

用于增强混凝土的短纤维应该具备两个条件：(1)纤维的强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力要保证所受的力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乙烯醇纤维高强高模化的改进，而忽视了聚乙烯醇纤维与水泥混凝土的界面结合性能的提高；而且聚乙烯醇纤维的研究只注重纺丝原料、工艺及设备的改进，而鲜有研究者注意到聚乙烯醇纺丝油剂的重要性，这在一定程度上限制了聚乙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乙烯醇纤维用纺丝油剂，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乙烯醇纤维本身的较高的强度和模量、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。 

本发明所提供的用于土建工程的聚乙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：单甘油脂肪酸酯，组分C：氨基改性硅油，组分D：纳米级无机二氧化硅，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，在吸湿后电导率增加，纤维纺丝过程中所带电荷会被迅速排除，因而是一种优良的抗静电剂，同时其本身所携带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、甘油二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酯、甘油单癸酸酯和甘油单辛酸酯，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；同时，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，在纤维表面可形成一层平滑膜层。 

如上所述的组分D纳米级无机二氧化硅为改性剂：纳米级无机二氧化硅优选为粒径1-200nm的水分散凝集胶体二氧化硅，即为纳米级二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)，一方面可以与聚乙烯醇纤维表面羟基形成氢键结构，另一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。 

如上所述的一种用于土建工程的聚乙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份单甘油脂肪酸酯，32-55份氨基改性硅油，1-5份纳米级无机二氧化硅。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℃，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1～2小时即可得到性能优良的纺丝油剂。 

本发明的有益效果为：