一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法与流程

1.本发明涉及聚丙烯纤维技术领域，具体地说，涉及一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法。


背景技术：

2.混凝土的极限拉伸率低，一般为0.01％～0.20％，而聚丙烯纤维的拉伸率高达15％～18％，均匀散布于混凝土中的聚丙烯单丝纤维，不仅阻止了骨料的下沉，改善和易性及泌水，减少离析，而且有效地承受因混凝土收缩而产生的拉应变，延缓或阻止混凝土内部微裂缝及表面宏观裂缝的发生发展，提高混凝土的抗渗性，聚丙烯纤维混凝土受冲击荷载作用时，阻止混凝土裂缝的扩展，提高混凝土的抗冲击性、抗冻性、抗碳化性能等；
3.但普通的聚丙烯单丝纤维由于混凝土中，其强度较差，而经过长时间的空气接触，整体的质量也会逐渐下降，因此需要一种新型的改性聚丙烯单丝纤维来改善现有技术的不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，一方面，本发明提供一种改性聚丙烯单丝纤维，包括以下原料组成：聚丙烯纤维50
‑
70份、共混改性剂10
‑
20份、大分子偶联剂1
‑
5份、抗氧剂0.1
‑
2份和共混纤维10
‑
20份。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述共混改性剂选自聚氨酯纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯纤维中的至少一种，通过改性使得聚丙烯纤维的整体性能进行改善和提高。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述大分子偶联剂选自马来酸酐化聚丙烯接枝聚氨酯，所述大分子偶联剂以马来酸酐化聚丙烯为基体，以过氧化苯甲酰为引发剂，分别引发马来酸酐化聚丙烯上的马来酸酐环开环和聚氨酯主链上的c＝o双键生成自由基，由自由基反应机理将马来酸酐化聚丙烯与聚氨酯直接在溶液条件下进行接枝，可用作聚丙烯纤维和共混改性剂的相容剂使用，使得这两者的共混效果更好，制得的纤维性能更强。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述抗氧剂选自三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种，用于对聚丙烯纤维的抗老化性能进行改善和在提高。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述共混纤维为无机纤维，所述无机纤维选自玻璃纤维、铜纤维、铝纤维和不锈钢纤维中的至少一中，通过与聚丙烯纤维共混，可增加聚丙烯纤维的强度。
10.另一方面，本发明提供了一种改性聚丙烯单丝纤维的自动制备方法，包括上述权利要求1
‑
5中任意一项所述的改性聚丙烯单丝纤维，其包括以下操作步骤：
11.s1、将聚丙烯纤维、共混改性剂、大分子偶联剂和共混纤维加入至双螺杆挤出机
中，加热混合，制得原液；
12.s2、将抗氧剂加入至原液中，均匀搅拌，挤出后制得纤维溶液；
13.s3、将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，制得半成品纤维；
14.s4、然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维。
15.优选的，所述s1中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min。
16.优选的，所述s2中，加工温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min，挤出温度为150
‑
180℃。
17.优选的，所述s3中，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm。
18.优选的，所述s4中，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
19.本发明中通过共混改性剂改性，使得聚丙烯纤维的整体性能进行改善和提高，增加了聚丙烯的抗冲击强度；
20.本发明中通过共混纤维改性，使得聚丙烯纤维的断裂强度大幅度提高，同时通过大分子偶联剂使得共混改性剂和共混纤维之间充分混合，形成高强聚氨酯纤维，通过高强聚氨酯纤维与聚丙烯纤维之间共混，可增加聚丙烯纤维的防裂性能和刚性，同时增加了抗老性。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果：
22.1、该改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法中，通过加入的共混改性剂，使得聚丙烯纤维的整体性能进行改善和提高，增加了聚丙烯的抗冲击强度。
23.2、该改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法中，通过加入的共混纤维，使得聚丙烯纤维的断裂强度大幅度提高，同时通过大分子偶联剂使得共混改性剂和共混纤维之间充分混合，形成高强聚氨酯纤维，通过高强聚氨酯纤维与聚丙烯纤维之间共混，可增加聚丙烯纤维的防裂防渗性能，同时增加了抗老性，而加入的抗氧剂，则进一步提高了聚丙烯纤维的抗老化性能。
附图说明
24.图1为本发明1的整体流程框图。
具体实施方式
25.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。
26.实施例1一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
27.一、纤维溶液制备
28.将聚丙烯纤维50份、共混改性剂20份、大分子偶联剂1份和共混纤维20份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂0.1份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
29.二、单丝纤维制备
30.将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
31.实施例2一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
32.一、纤维溶液制备
33.将聚丙烯纤维55份、共混改性剂17.5份、大分子偶联剂2份和共混纤维17.5份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂0.5份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
34.二、单丝纤维制备
35.将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
36.实施例3一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
37.一、纤维溶液制备
38.将聚丙烯纤维60份、共混改性剂15份、大分子偶联剂3份和共混纤维15份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂1份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
39.二、单丝纤维制备
40.将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
41.实施例4一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
42.一、纤维溶液制备
43.将聚丙烯纤维65份、共混改性剂12.5份、大分子偶联剂4份和共混纤维12.5份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂1.5份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
44.二、单丝纤维制备
45.将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
46.实施例5一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
47.一、纤维溶液制备
48.将聚丙烯纤维70份、共混改性剂10份、大分子偶联剂5份和共混纤维10份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂2份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
49.二、单丝纤维制备
50.将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
51.上述实施例1
‑
5中，共混改性剂选自聚氨酯纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯纤维中的至少一种，通过改性使得聚丙烯纤维的整体性能进行改善和提高；
52.大分子偶联剂选自马来酸酐化聚丙烯接枝聚氨酯，所述大分子偶联剂以马来酸酐化聚丙烯为基体，以过氧化苯甲酰为引发剂，分别引发马来酸酐化聚丙烯上的马来酸酐环开环和聚氨酯主链上的c＝o双键生成自由基，由自由基反应机理将马来酸酐化聚丙烯与聚氨酯直接在溶液条件下进行接枝，可用作聚丙烯纤维和共混改性剂的相容剂使用，使得这两者的共混效果更好，制得的纤维性能更强；
53.抗氧剂选自三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种，用于对聚丙烯纤维的抗老化性能进行改善和在提高；
54.共混纤维为无机纤维，所述无机纤维选自玻璃纤维、铜纤维、铝纤维和不锈钢纤维中的至少一中，通过与聚丙烯纤维共混，可增加聚丙烯纤维的强度；
55.本发明中通过共混改性剂改性，使得聚丙烯纤维的整体性能进行改善和提高，增加了聚丙烯的抗冲击强度；
56.本发明中通过共混纤维改性，使得聚丙烯纤维的断裂强度大幅度提高，同时通过大分子偶联剂使得共混改性剂和共混纤维之间充分混合，形成高强聚氨酯纤维，通过高强聚氨酯纤维与聚丙烯纤维之间共混，可增加聚丙烯纤维的防裂性能，同时增加了抗老性。
57.本发明制备的改性聚丙烯单丝纤维具有较好的强度、抗裂性和刚性，本发明制备的改性聚丙烯单丝纤维的相关指标，具体见表1：
58.表1
[0059][0060]
根据表1所示，采用本发明制备的改性聚丙烯单丝纤维，实施例1
‑
5中，聚丙烯单丝纤维的抗压强度、抗拉强度、断裂强度和弹性模量均到达了较高的数值，而当聚丙烯纤维60份、共混改性剂15份、大分子偶联剂3份、共混纤维15份和抗氧剂1份时，制得的聚丙烯单丝纤维各项性能达到了最佳，因此可以看出，实施例3中材料用量制备下的改性聚丙烯单丝纤维的强度、抗裂性和刚性更好。
[0061]
对比例1一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
[0062]
一、纤维溶液制备
[0063]
将聚丙烯纤维60份、大分子偶联剂3份和共混纤维15份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂1份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
[0064]
二、单丝纤维制备
[0065]
将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
[0066]
对比例2一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
[0067]
一、纤维溶液制备
[0068]
将聚丙烯纤维60份、共混改性剂15份和大分子偶联剂3份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，制得原液；将抗氧剂1份加入至原液中，温度为110
‑
130℃，搅拌速率为15
‑
30r/min的条件下，均匀搅拌，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
[0069]
二、单丝纤维制备
[0070]
将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
[0071]
对比例3一种改性聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
[0072]
一、纤维溶液制备
[0073]
将聚丙烯纤维60份、共混改性剂15份、大分子偶联剂3份和共混纤维15份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
[0074]
二、单丝纤维制备
[0075]
将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
[0076]
对比例4一种聚丙烯单丝纤维自动制备方法，包括：
[0077]
一、纤维溶液制备
[0078]
将聚丙烯纤维60份加入至双螺杆挤出机中，加热温度为180
‑
210℃，搅拌速率为30
‑
45r/min的条件下混合，双螺杆挤出机挤出温度为150
‑
180℃时，挤出制得纤维溶液。
[0079]
二、单丝纤维制备
[0080]
将纤维溶液通过纺丝板进行纺丝，再由喷丝板喷丝，喷丝板表面为40
‑
50孔，每孔直径大小为0.4
‑
0.6mm，制得半成品纤维；然后将出丝后的半成品纤维进行冷却干燥，最终制得聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的的直径为250～380μm。
[0081]
本发明制备的改性聚丙烯单丝纤维，具有较好的综合性能，与其加入的共混改性剂、共混纤维和抗氧剂有较大的关系，为了验证改性聚丙烯单丝纤维的强度、刚性和抗裂性
的提高，申请人进行了如下的试验：
[0082]
对比例1
‑
2：采用实施例3的方法，在分别去除共混改性剂和共混纤维的情况下，检测制备的聚丙烯单丝纤维的相关指标，具体见表2：
[0083]
表2
[0084][0085]
根据表2所示，对比例1
‑
2中，在去除共混改性剂和共混纤维的情况下，聚丙烯单丝纤维的抗压强度、抗拉强度、断裂强度和弹性模量均有大幅度的下降，因此可以看出，本发明中加入共混改性剂和共混纤维是改变聚丙烯单丝纤维强度的重要因素；
[0086]
为了验证改性聚丙烯单丝纤维的抗老性，申请人进行了如下试验：
[0087]
对比例3
‑
4：采用实施例3的方法，在分别去除共混改性剂、共混纤维、大分子偶联剂和抗氧剂的情况下，检测制备的聚丙烯单丝纤维的相关指标，具体见表3
‑
4：
[0088]
表3：
[0089][0090]
表4：
[0091][0092]
根据表3
‑
4所示，在经过90天后，对比例3
‑
4中制备的聚丙烯单丝纤维的抗压强度、
抗拉强度、断裂强度和弹性模量均大幅度的下降，而实施例3中制备的聚丙烯单丝纤维相较于对比例3
‑
4，下降程度不明显，因此可以看出，本发明材料用量下制备的改性聚丙烯单丝纤维具有更好的综合性能。
[0093]
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。