[发明专利]一种混凝土适用型聚乙烯醇纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混凝土适用型聚乙烯醇纤维及其制备方法，是将聚乙烯醇原料和添加剂溶解在纯水中，形成的聚乙烯醇纺丝原液经凝固成型、湿热拉伸和热处理，即获得混凝土适用型聚乙烯醇纤维，其中的添加剂包括硼酸、醋酸、PEG2000、聚氧乙烯脂肪胺醚和酰胺类添加剂。本发明制备得到的聚乙烯醇纤维强度高、力学性能良好、分散性好，短纤维能均一地分散在混凝土材料中，可提高建筑材料的韧性和抗冲击强度级抗震能力，而且该纤维耐气候性能良好，能有效控制砂浆和混凝土因塑性收缩及温度变化等因素引起的裂纹，防止及抑制裂缝的形成与发展，可广泛应用于混凝土、水泥制品及其它特殊领域。

技术领域

本发明涉及聚乙烯醇纤维的制备方法，具体涉及一种混凝土适用型聚乙烯醇纤维及其制备方法。

背景技术

在水泥混凝土工程界，较常使用的抗裂增强纤维材料有钢纤维、高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、石棉等，综合比较，高强高模PVA纤维是混凝土抗裂增强的理想材料。在搅拌混凝土时掺入一定数量的高强高模PVA纤维，制成一种宏观匀质的聚乙烯醇纤维混凝土混合材料，可以很好地增强混凝土的抗裂性。长期以来许多专家学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增强韧性和延性)的各种方法和途径。目前欧美与日本等国家已经对高韧性纤维混凝土(ECC)进行了大量的理论与试验研究工作，并已经在实际工程中得到了较为广泛的推广和应用。虽然PVA纤维在建筑领域取得了一定应用，但其力学、分散性以及建筑适用性等方面仍缺乏系统的研究，目前，我国在纤维混凝土的研究仍以借鉴国外的理论与经验为主，工程应用也缺少相应的施工技术规范。2012年，受国家工业和信息化部委托，安徽皖维高新材料股份有限公司主持起草了《高强高模聚乙烯醇超短纤维》国家行业标准(FZ/T 52023-2012)，标准规定HTM(高强力模量)4纤维断裂强度≥14CN/dtex(1750Mpa)、模量≥320CN/dtex(40GPa)、线密度2.00±0.30dtex、纤维分散性一级品率≥78％。而用于掺入混凝土的聚乙烯醇纤维其强度、分散性及建筑适用性要求则更高，虽然国家暂无规定的标准，但是行业内要求纤维强度要达到1750Mpa、模量达到40Gpa、线密度达到10dtex。

专利CN201110300982.2介绍了一种聚乙烯醇纤维及其制备方法和应用，它是通过原液制备、湿法纺丝和热处理步骤制得的，其线密度为6.0～10.0dtex、强度为11.0～14.0cN/dtex、模量为270～320cN/dtex、伸度为7.0～9.0％。但是其凝固浴使用的是强碱性的氢氧化钠溶液，氢氧化钠腐蚀性极强，对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等都有腐蚀作用，与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢，同时氢氧化钠属中等毒性，所以用氢氧化钠溶液作为凝固浴是非常危险的。

专利CN201110238175.2介绍了一种高强度、高模量、高熔点PVA纤维及其制造方法，它是由含硼凝胶湿法纺丝法制造了强度≥13.5CN/dtex、模量≥320CN/dtex、初熔点≥108℃、总拉伸倍数达13.0-14.5倍的PVA纤维。但是其线密度还是偏低，采用的是卧式纺丝技术，纤维是通过热风循环干燥加热的。

专利CN201210079633.7介绍了一种熔纺高强高模聚乙烯醇纤维的制备方法，该方法中所使用的增塑剂同样也是水，无法达到聚乙烯醇改性的效果，很难实现聚乙烯醇的熔融；其制得的纤维断裂强度≥8CN/dtex(1000MPa)、模量≥25Gpa，远低于混凝土适用型聚乙烯纤维的合格指标。专利CN201210079070.1介绍了一种高强高模聚乙烯醇纤维及其熔融纺丝方法，虽然增塑剂里面增加了多元醇，但是其产品的指标也同样存在差距。

研究发现当提高原液吐出量，其他条件不变的情况下，纤维的线密度提高，但是在同等操作条件下纤维的强度及模量降低，不能满足混凝土用聚乙烯醇纤维的要求，所以在提高纤维的线密度时，还要提高其力学性能。

发明内容

基于上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种力学性能优、线密度高及混凝土适用性强的聚乙烯醇纤维及其制备方法。