表面極性纖維的制備及其對水泥基材料增強改性的研究.pdf

1、水泥是當今人類社會用量最大、應用范圍最廣的建筑材料。水泥基材料雖然具有很高的抗壓強度，但在使用過程中具有易開裂的缺點，大大影響了水泥基材料的壽命和使用性能。將纖維作為增強材料混入水泥基材料中，可以有效提高水泥基材料的抗拉強度、抗沖擊力、抗彎曲性能，控制或減少水泥基材料在凝固和使用過程中裂紋的產(chǎn)生和擴展，阻止水泥基材料裂紋產(chǎn)生和水的滲入，防止鋼筋構件的銹蝕。聚丙烯纖維具有優(yōu)秀的阻裂性能，因此被廣泛應用到水泥基材料中。但是聚丙烯纖維表面非極

2、性，且表面能低，很難在水泥中混合均勻，且沒有好的黏結性，因此聚丙烯纖維在應用到水泥基材料中之前必須經(jīng)過改性。
　　本課題以聚丙烯樹脂為主要原材料，應用表面改性以及共混改性來制備表面極性纖維，采用紅外光譜儀、偏光顯微鏡、材料試驗機、動態(tài)接觸角測量儀、掃描電鏡以及測定纖維失重率、接枝率、吸濕率來表征表面極性纖維。并將極性纖維摻加到水泥基材料中，達到增強改性水泥基材料的目的。具體研究內容如下:
　　(1)使用臥式螺桿擠出機加熱熔融

3、制備聚丙烯纖維，采用偏光顯微鏡、材料試驗機等測試方法對纖維進行了表征，確定了纖維的直徑、強度等性能，找出最適合本課題研究的聚丙烯樹脂種類為PP S1004。
　　(2)化學氧化制備表面極性纖維，用鉻酸處理聚丙烯纖維表面，采用不同的處理條件，測算纖維強度、表面粗糙度、吸濕性以及測接觸角的變化，選擇最好的氧化處理方法為:采用工業(yè)中常用鉻酸配方，常溫下浸泡2.5h，70℃條件下反應13min。
　　(3)紫外引發(fā)接枝甲基丙烯酸丁酯

4、、丙烯酸，主要改變接枝環(huán)境以及單體濃度、引發(fā)劑質量分數(shù)和紫外照射時間，測算纖維強度、表面粗糙度、吸濕性以及接觸角的變化，確定最佳的接枝方法為:接枝甲基丙烯酸丁酯時選用單體濃度0.8mol/L，引發(fā)劑占單體質量分數(shù)1.4％，紫外光照射時間為2min;接枝丙烯酸時選用單體濃度0.8mol/L，引發(fā)劑占單體質量分數(shù)1.1％，紫外光照射時間為5min。
　　(4)共混改性制備表面極性纖維，以熔融接枝衣康酸的聚丙烯樹脂作為增容劑，將少量聚乙

5、烯醇樹脂與聚丙烯樹脂共混制備表面極性纖維。測算纖維強度、表面粗糙度、吸濕性以及測接觸角的變化，確定最佳的配比為聚丙烯∶聚乙烯醇∶聚丙烯衣康酸熔融接枝物為100∶3∶5。
　　(5)將上述制備的聚丙烯表面極性纖維摻加到水泥中，進行增強改性水泥基材料的研究，確定最佳的表面極性纖維制備方法為用共混改性制備表面極性纖維，當纖維摻量達到水泥質量分數(shù)1.00％時，試樣的抗折、抗壓強度達到最大值，此時3d、7d的抗折強度分別增加了53.81％、