[发明专利]一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维及其制备方法

说明书

本申请涉及聚丙烯纤维技术领域，具体公开了一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维及其制备方法。其技术要点是：晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维由以下重量百分数的原料制成：聚丙烯树脂：70‑99%；晶须碳纳米管：0.2‑5%；硅灰石粉：0.8‑25%。其制备方法为：S1，将聚丙烯树脂、晶须碳纳米管和硅灰石粉混合均匀，得到混合物；S2，将混合物加入到双螺杆挤出机中，挤出、冷却、切粒，得到母粒；S3，将母粒加入纺丝机中，纺丝得到初生丝；S4，采用牵伸机对初生丝进行牵伸，即得晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维。相较于现有市场上的聚丙烯纤维，本申请制备的改性聚丙烯粗纤维具有强度高、与水泥基体界面粘结强度高的优点。

技术领域

本申请涉及聚丙烯纤维技术领域，更具体地说，它涉及一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维及其制备方法。

背景技术

聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。

作为水泥基中的复合材料，聚丙烯纤维能显著提高混凝土的强度、韧性、延性、抗冲击疲劳性能和变形模量。聚丙烯纤维一般都是低弹模纤维，它对混凝土能起到阻裂增韧、抗磨抗渗的作用，且价格低廉，施工方面，在各种面板工程中获得了日益广泛的应用。

但是未改性的聚丙烯纤维的截面为圆形，纤维强度不高，且与水泥基体粘接强度偏低。因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

针对相关技术中聚丙烯纤维与水泥基体之间的粘接强度低的问题，本申请的目的一在于提供一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维，其具有强度高、与水泥基体界面粘结强度高的优点。

本申请的目的二在于提供一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维的制备方法，其具有操作简单、适合工业化生产的优点。

为实现上述目的一，本申请提供了如下技术方案：

一种晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维，所述晶须碳纳米管改性聚丙烯粗纤维由以下重量百分数的原料制成：聚丙烯树脂：70-99％；晶须碳纳米管：0.2-5％；硅灰石粉：0.8-25％。

晶须碳纳米管具有极高的高纯度和结晶度，直线型的结构、不缠绕，易分散，具有优异的导电、导热、强度和电热转换及远红外发射功能，是新一代高性能碳纳米管。硅灰石是粉末性针状纤维结构，主要成分为氧化钙和二氧化硅，具有遮盖力好、耐寒耐热、烧失量低的特点，将其添加到复合材料中可作为结晶材料，提高聚丙烯纤维的结晶度，提高纤维的力学性能，此外硅灰石粉在纤维表面裸露出来的部分还可才加后期的水化反应，进而优化纤维在水泥基体材料中的界面粘结强度。

本申请采用晶须碳纳米管与硅灰石粉复合增强聚丙烯树脂，既能实现纳米粉体增强聚合物的效果，又能赋予纤维表面参与水化反应的特性，从而达到增强聚丙烯纤维且优化纤维-水泥基体界面性能的效果。

进一步优选为，所述晶须碳纳米管的纯度≥95％，外径为10-200nm，孔径为1-5nm，长度为1-15nm，比表面积为30-50m²/g。

通过采用上述技术方案，控制晶须碳纳米管的各项参数，在保证晶须碳纳米管能较大程度的分散情况下，还能保证晶须碳纳米管对聚丙烯树脂的充分改性，从而得到的改性聚丙烯纤维使用效果好，性能优异。

进一步优选为，所述硅灰石粉的中位粒径为10-15μm。

通过采用上述技术方案，中位粒径分布主要在10-15μm之间，其分散性能好，对聚丙烯树脂的改性效果好。

进一步优选为，所述硅灰石粉中的二氧化硅含量为≥48％，氧化钙含量为≥42％。

通过采用上述技术方案，将硅灰石粉中的二氧化硅含量和氧化钙含量控制在48％和42％以上，其品质较高，与聚丙烯树脂的结合性能好，且裸露在纤维表面的硅灰石粉能充分的参与水化反应中，达到增强改性聚丙烯纤维与水泥基体材料之间粘结强度的效果。