一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体地说，涉及一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土具有耐压强度高、耐火、耐水、耐久等优点，因此混凝土及其制品现已成为建筑、土木和水利等工程使用的主要材料，然而由于水泥固化时受到雨水侵入产生裂缝导致混凝土内钢筋腐蚀使得混凝土有着抗拉强度低和脆性等弱点，露天道路由于会受到来自车辆的载荷以及天气降雨等因素，对于混凝土的要求高，混凝土产生裂缝就会受到如雨水等液体的侵袭，内部被腐蚀容易导致混凝土开裂，因此需要一种具有良好的扛裂防渗透能力的混凝土用聚丙烯纤维。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明目的在于，提供了一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，包括以下原料组成：丙烯50％
‑
60％、活化剂5％
‑
10％、催化剂5％
‑
10％、氢气20％
‑
40％、增强剂5％
‑
15％和处理剂8％
‑
11％。
5.作为本技术方案的进一步改进，所述活化剂为偶氮二异丁氰，所述处理剂为烷基膦酸乙醇胺。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述催化剂为“齐格勒
‑
纳塔”催化剂，由三乙基铝和四氯化钛组成。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述增强剂为聚碳酸酯。
8.一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的制备方法，包括上述中任意一项所述的一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，其操作步骤如下：
9.s1.1、称量：选取称量丙烯、活化剂、催化剂、氢气、增强剂和处理剂；
10.s1.2、投料：向釜式反应器内投入丙烯加热熔融至液相；
11.s1.3、催化：向液相丙烯中投入活化剂、催化剂；
12.s1.4、加气：向液相丙烯中通入氢气使得丙烯聚合形成聚丙烯纤维颗粒；
13.s1.5、强化：向反应器内投入增强剂与聚丙烯纤维颗粒结合并投入处理剂；
14.s1.6、干燥：将产出的聚丙烯纤维进行干燥；
15.s1.7、拉伸：将聚丙烯纤维颗粒拉伸形成多层共薄膜；
16.s1.8、制网：将膜状聚丙烯纤维颗粒展开为网状形成聚丙烯网状纤维。
17.优选的，所述s1.2
‑
s1.5中聚丙烯纤维制备时的温度为68
‑
75℃，压强为2.5
‑
3.5mpa。
18.优选的，所述s1.7中，所述聚丙烯纤维颗粒拉伸具体步骤如下：
19.s2.1、成片：对聚丙烯纤维颗粒进行挤压形成片材状聚丙烯纤维；
20.s2.2、成膜：将片材状聚丙烯纤维由纵横两个方向进行拉伸形成聚丙烯纤维膜。
21.优选的，所述s1.8中，所述制网的操作为将聚丙烯纤维膜投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接被砼自身的揉搓和摩擦而破坏使得聚丙烯纤维网状结构充分张开，从而得到聚丙烯网状纤维。
22.本发明添加了增强剂即聚碳酸酯可以提高聚丙烯纤维的粘结性，提高聚丙烯纤维的抗裂能力。
23.本发明添加了处理剂即烷基膦酸乙醇胺不仅可以防止水泥结块并且提高水泥的固化性，与聚碳酸酯配合可提高聚丙烯纤维与水泥混凝土之间的结合度从而加强水泥混凝土扛渗透能力。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.1、该专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法中，通过先成片再成膜的方式可提高聚丙烯纤维的生产效率。
26.2、该专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法中，通过设置有增强剂即聚碳酸脂可以和聚丙烯纤维在碱性条件下具有粘结性，使得纤维附近的水泥混凝土与纤维结合提高扛裂性能，并且设置有烷基膦酸乙醇胺可提高纤维与水泥的亲和性，并且聚碳酸酯和烷基膦酸乙醇胺的配合可提高纤维与水泥的结合度从而加强水泥混凝土扛渗透能力。
附图说明
27.图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1 一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法，包括：
30.一、称量：
31.准备称取原料丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂5％和处理剂10％多份以待备用。
32.二、投料：
33.向釜式反应器内投入丙烯并对丙烯进行加热直至丙烯液化成液相后保持釜式反应器内的温度为65
‑
75℃、压强为2.5
‑
3.5mpa。
34.三、催化：
35.向釜式反应器内投入活化剂，活化剂即偶氮二乙丁氰发生裂解与丙烯结合形成生成单体引发剂，引导丙烯开始聚合形成聚丙烯，向釜式反应器内继续投入催化剂即“齐格勒
‑
纳塔”催化剂加快丙烯聚合形成聚丙烯的速率。
36.四、加气：
37.向釜式反应器内通入氢气，氢气与液相丙烯以及聚丙烯接触可调整聚丙烯分子链的长度，终止碳链的继续增长从而产生需要的聚丙烯纤维颗粒。
38.五、强化：
39.向釜式反应器内投入增强剂即聚碳酸酯，聚碳酸酯与聚丙烯纤维颗粒接触并与聚丙烯纤维颗粒相结合，使得聚丙烯纤维水泥机混凝土中的硅酸盐成分在碱性条件下具备粘结性，并向釜式反应器内投入处理剂即烷基膦酸乙醇胺，烷基膦酸乙醇胺与聚丙烯纤维接触对聚丙烯纤维表面进行亲和性处理，提高聚丙烯纤维的水分散性和与水泥之间的亲和度，使得纤维与水泥混凝土进行高度结合，从而使得聚丙烯纤维具有良好的混凝土防裂能力。
40.六、干燥：
41.将聚丙烯纤维颗粒从釜式反应器内取出，并对聚丙烯纤维颗粒进行干燥。
42.七、拉伸：
43.将聚丙烯纤维颗粒拉伸形成多层共薄膜,其步骤如下：
44.(1)成片：对聚丙烯纤维颗粒进行挤压形成片材状聚丙烯纤维；
45.(2)成膜：将片材状聚丙烯纤维由纵横两个方向进行拉伸形成聚丙烯纤维膜。
46.八、制网：
47.将膜状聚丙烯纤维颗粒展开为网状形成聚丙烯网状纤维，其具体步骤为将聚丙烯纤维膜投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接被砼自身的揉搓和摩擦而破坏使得聚丙烯纤维网状结构充分张开，从而得到聚丙烯网状纤维。
48.实施例2 一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法，包括：
49.一、称量：
50.准备称取原料丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂7％和处理剂13％多份以待备用。
51.二、投料：
52.向釜式反应器内投入丙烯并对丙烯进行加热直至丙烯液化成液相后保持釜式反应器内的温度为65
‑
75℃、压强为2.5
‑
3.5mpa。
53.三、催化：
54.向釜式反应器内投入活化剂，活化剂即偶氮二乙丁氰发生裂解与丙烯结合形成生成单体引发剂，引导丙烯开始聚合形成聚丙烯，向釜式反应器内继续投入催化剂即“齐格勒
‑
纳塔”催化剂加快丙烯聚合形成聚丙烯的速率。
55.四、加气：
56.向釜式反应器内通入氢气，氢气与液相丙烯以及聚丙烯接触可调整聚丙烯分子链的长度，终止碳链的继续增长从而产生需要的聚丙烯纤维颗粒。
57.五、强化：
58.向釜式反应器内投入增强剂即聚碳酸酯，聚碳酸酯与聚丙烯纤维颗粒接触并与聚丙烯纤维颗粒相结合，使得聚丙烯纤维水泥机混凝土中的硅酸盐成分在碱性条件下具备粘结性，并向釜式反应器内投入处理剂即烷基膦酸乙醇胺，烷基膦酸乙醇胺与聚丙烯纤维接触对聚丙烯纤维表面进行亲和性处理，提高聚丙烯纤维的水分散性和与水泥之间的亲和度，使得纤维与水泥混凝土进行高度结合，从而使得聚丙烯纤维具有良好的混凝土防裂能
力。
59.六、干燥：
60.将聚丙烯纤维颗粒从釜式反应器内取出，并对聚丙烯纤维颗粒进行干燥。
61.七、拉伸：
62.将聚丙烯纤维颗粒拉伸形成多层共薄膜,其步骤如下：
63.(1)成片：对聚丙烯纤维颗粒进行挤压形成片材状聚丙烯纤维；
64.(2)成膜：将片材状聚丙烯纤维由纵横两个方向进行拉伸形成聚丙烯纤维膜。
65.八、制网：
66.将膜状聚丙烯纤维颗粒展开为网状形成聚丙烯网状纤维，其具体步骤为将聚丙烯纤维膜投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接被砼自身的揉搓和摩擦而破坏使得聚丙烯纤维网状结构充分张开，从而得到聚丙烯网状纤维。
67.实施例3 一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法，包括：
68.一、称量：
69.准备称取原料丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂10％和处理剂10％多份以待备用。
70.二、投料：
71.向釜式反应器内投入丙烯并对丙烯进行加热直至丙烯液化成液相后保持釜式反应器内的温度为65
‑
75℃、压强为2.5
‑
3.5mpa。
72.三、催化：
73.向釜式反应器内投入活化剂，活化剂即偶氮二乙丁氰发生裂解与丙烯结合形成生成单体引发剂，引导丙烯开始聚合形成聚丙烯，向釜式反应器内继续投入催化剂即“齐格勒
‑
纳塔”催化剂加快丙烯聚合形成聚丙烯的速率。
74.四、加气：
75.向釜式反应器内通入氢气，氢气与液相丙烯以及聚丙烯接触可调整聚丙烯分子链的长度，终止碳链的继续增长从而产生需要的聚丙烯纤维颗粒。
76.五、强化：
77.向釜式反应器内投入增强剂即聚碳酸酯，聚碳酸酯与聚丙烯纤维颗粒接触并与聚丙烯纤维颗粒相结合，使得聚丙烯纤维水泥机混凝土中的硅酸盐成分在碱性条件下具备粘结性，并向釜式反应器内投入处理剂即烷基膦酸乙醇胺，烷基膦酸乙醇胺与聚丙烯纤维接触对聚丙烯纤维表面进行亲和性处理，提高聚丙烯纤维的水分散性和与水泥之间的亲和度，使得纤维与水泥混凝土进行高度结合，从而使得聚丙烯纤维具有良好的混凝土防裂能力。
78.六、干燥：
79.将聚丙烯纤维颗粒从釜式反应器内取出，并对聚丙烯纤维颗粒进行干燥。
80.七、拉伸：
81.将聚丙烯纤维颗粒拉伸形成多层共薄膜,其步骤如下：
82.(1)成片：对聚丙烯纤维颗粒进行挤压形成片材状聚丙烯纤维；
83.(2)成膜：将片材状聚丙烯纤维由纵横两个方向进行拉伸形成聚丙烯纤维膜。
84.八、制网：
85.将膜状聚丙烯纤维颗粒展开为网状形成聚丙烯网状纤维，其具体步骤为将聚丙烯纤维膜投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接被砼自身的揉搓和摩擦而破坏使得聚丙烯纤维网状结构充分张开，从而得到聚丙烯网状纤维。
86.实施例4 一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维及其制备方法，包括：
87.一、称量：
88.准备称取原料丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂5％和处理剂15％多份以待备用。
89.二、投料：
90.向釜式反应器内投入丙烯并对丙烯进行加热直至丙烯液化成液相后保持釜式反应器内的温度为65
‑
75℃、压强为2.5
‑
3.5mpa。
91.三、催化：
92.向釜式反应器内投入活化剂，活化剂即偶氮二乙丁氰发生裂解与丙烯结合形成生成单体引发剂，引导丙烯开始聚合形成聚丙烯，向釜式反应器内继续投入催化剂即“齐格勒
‑
纳塔”催化剂加快丙烯聚合形成聚丙烯的速率。
93.四、加气：
94.向釜式反应器内通入氢气，氢气与液相丙烯以及聚丙烯接触可调整聚丙烯分子链的长度，终止碳链的继续增长从而产生需要的聚丙烯纤维颗粒。
95.五、强化：
96.向釜式反应器内投入增强剂即聚碳酸酯，聚碳酸酯与聚丙烯纤维颗粒接触并与聚丙烯纤维颗粒相结合，使得聚丙烯纤维水泥机混凝土中的硅酸盐成分在碱性条件下具备粘结性，并向釜式反应器内投入处理剂即烷基膦酸乙醇胺，烷基膦酸乙醇胺与聚丙烯纤维接触对聚丙烯纤维表面进行亲和性处理，提高聚丙烯纤维的水分散性和与水泥之间的亲和度，使得纤维与水泥混凝土进行高度结合，从而使得聚丙烯纤维具有良好的混凝土防裂能力。
97.六、干燥：
98.将聚丙烯纤维颗粒从釜式反应器内取出，并对聚丙烯纤维颗粒进行干燥。
99.七、拉伸：
100.将聚丙烯纤维颗粒拉伸形成多层共薄膜,其步骤如下：
101.(1)成片：对聚丙烯纤维颗粒进行挤压形成片材状聚丙烯纤维；
102.(2)成膜：将片材状聚丙烯纤维由纵横两个方向进行拉伸形成聚丙烯纤维膜。
103.八、制网：
104.将膜状聚丙烯纤维颗粒展开为网状形成聚丙烯网状纤维，其具体步骤为将聚丙烯纤维膜投入到砼中后，在砼搅拌过程中，纤维单丝间的横向连接被砼自身的揉搓和摩擦而破坏使得聚丙烯纤维网状结构充分张开，从而得到聚丙烯网状纤维。
105.本发明添加了增强剂即聚碳酸酯可以提高聚丙烯纤维的粘结性，提高聚丙烯纤维的抗裂能力。
106.本发明添加了处理剂即烷基膦酸乙醇胺不仅可以防止水泥结块并且提高水泥的固化性，与聚碳酸酯配合可提高聚丙烯纤维与水泥混凝土之间的结合度从而加强水泥混凝土扛渗透能力。
107.本发明制备的一种专用水泥混凝土扛裂防渗聚丙烯网状纤维可提高水泥混凝土的抗裂性能，本发明制备的一种专用水泥混凝土抗裂防渗丙烯网状纤维的扛裂性能检测指标如
108.表1：
[0109] 抗拉强度/mpa弹性模量/mpa实施例15613600实施例25703750实施例36204500实施例46004200
[0110]
表1
[0111]
由表1可看出，采用本发明所制备的一种专用水泥混凝土扛裂防渗聚丙烯网状纤维，实施例1
‑
4中，聚丙烯纤维的抗拉强度均在560mpa以上，弹性模量均在3600mpa以上，当材料中采用丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂10％和处理剂10％时聚丙烯纤维的抗拉强度和弹性模量均为最高，因此实施例3中的材料配比制备下的专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的综合性能更好。
[0112]
对比例1
[0113]
本对比例提供一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，其原料组成为丙烯50％、活化剂5％、催化剂5％、氢气20％和增强剂10％。
[0114]
与实施例1
‑
4比，缺少了处理剂。
[0115]
对比例2
[0116]
本对比例提供一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，其原料组成为丙烯50％、活化剂5％、催化剂5％、氢气20％和处理剂10％。
[0117]
与实施例1
‑
4比，缺少了增强剂。
[0118]
对比例3
[0119]
本对比例提供一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，其原料组成为丙烯50％、氢气25％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂5％、处理剂5％和环氧树脂5％。
[0120]
与实施例1
‑
4比，增加了环氧树脂。
[0121]
对比例4
[0122]
本对比例提供一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维，其原料组成为丙烯50％、氢气20％、活化剂5％、催化剂5％、增强剂5％、处理剂10％和丁基橡胶5％。
[0123]
与实施例1
‑
4比，增加了丁基橡胶。
[0124]
本发明制备的一种专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的抗拉强度和弹性模量高与其加入的增强剂和处理剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
[0125]
对比例1
‑
2：采用实施例3的方法，再去除增强剂和处理剂的情况下，检测制备的专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的相关指标，具体见表2：
[0126] 抗拉强度/mpa弹性模量/mpa对比例15802300对比例24504000
实施例36204500
[0127]
根据表2所示，对比例1中，在去除处理剂的情况下，专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的弹性模量有明显的下降，对比例2中，在去除增强剂的情况下，专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的抗拉强度下降的较为明显，与实施例3相比均有明显的不足，因此，可以看出增强剂和处理剂是改变抗拉强度、弹性模量的重要因素。
[0128]
对比例3
‑
4：采用实施例1的方法，在额外增加环氧树脂和丁基橡胶的情况下，检测制备的专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的相关指标，具体见表3：
[0129] 抗拉强度/mpa弹性模量/mpa对比例35653700对比例45603660实施例15613600
[0130]
表3
[0131]
根据表3所示，对比例3
‑
4中，在额外增加环氧树脂和丁基橡胶的情况下，专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维的弹性模量、抗拉强度与实施例3相比没有明显的变化，因此，可以看出环氧树脂和丁基橡胶是改变抗拉强度、弹性模量所起到的作用较小。
[0132]
实验例1
[0133]
将上述实施例1
‑
4和对比例1
‑
4提供的专用水泥混凝土抗裂防渗聚丙烯网状纤维做实际路面扛裂防渗时间测定，选定一块空地建造8条等长等厚度的道路，每条道路分别采用一个实施例或对比例所提供的聚丙烯纤维，设置有车辆于道路上行驶模拟实际使用中的道路，并且每日向路面洒水以模拟实际降雨，每日观察道路路面的开裂情况并记录，100天后路面开裂情况具体数据如下表：
[0134][0135][0136]
表4
[0137]
由表4所知，实施例1
‑
4中路面出现开裂情况明显好于对比例1
‑
2，由此可看出加入增强剂和处理剂可有效提高水泥混凝土的抗裂防渗透能力，由实施例1和对比例3
‑
4可看出
路面出现开裂情况相似，因此可得知加入环氧树脂和丁基橡胶的作用不明显，因此只需要只加入增强剂和处理剂即可。
[0138]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。