短切高强高模PAN/PVA纤维高分散助剂的制备及应用性能
发布时间：2021-04-13 08:10
高强高模的聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维具有耐磨损、抗老化、耐腐蚀等优点,作为沥青和水泥混凝土增强材料在土木建筑和道路桥梁等工程中得到广泛应用。但目前国内外短切PAN和PVA纤维通常因自身材质、结构及纤维表面润湿性等特征,使其在混凝土基体中分布不均、易结团、易聚集,影响了纤维增强混凝土材料的性能、质量以及实际推广应用。提高建筑短切增强纤维在混凝土基体中的分散性能也是国内外纤维混凝土行业发展急需突破的关键技术问题。本文通过对分散助剂单体分子结构设计与合成,以合成的单体为主要组分进行了分散助剂配方设计与复配研究,制备出疏水/亲水两种不同类型的短切纤维分散助剂,以增强纤维表面的疏水性和亲水性为核心,对使用自制分散助剂处理的短切增强纤维进行了应用研究。本文选择经改性的水性环氧树脂磷酸酯盐（WPEK）为PAN纤维分散剂的主要单体制备了PAN分散助剂。合成WPEK最佳工艺条件为:反应物投料比n（E20）:n（P2O5）=1.2:1,在85℃下反应3h,其环氧值为0.057mol·100g-1,单酯含量为0.44%,双酯含量为0.56%。将WPEK与含氟表面活性剂进行复配,制得PAN纤维分散剂（W...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２聚丙烯腈纤维生产工艺流程??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ?ｆｉｂｅｒ??
随着我国经济实力的提升，交通公路事业也发展迅速，但随着人们出行力度??加大，公路交通运输出现流量大、重型化的特点，导致一部分新建的公路路面会??遭受不同程度的损害［４３］，如图１－３为沥青路面不同程度的损害图片。聚丙烯腈纤??维能有效提高沥青基混凝土的抗裂性、高温稳定性、抗疲劳性等［４４］。聚丙烯腈纤??维掺入到沥青混凝土中将起到吸附作用、稳定作用、加筋作用和增粘作用等，并??且沥青老化现象得到缓解，提高了沥青的高温稳定性和与集料之间的粘结力，保??证了沥青路面的整体结构性能［４５］。??图１－３沥青路面不同程度的损害??Ｆｉｇ．?１－３?Ｖａｒｙｉｎｇ?ｄｅｇｒｅｅｓ?ｏｆ?ｄａｍａｇｅ?ｔｏ?Ａｓｐｈａｌｔ?ｐａｖｅｍｅｎｔ??１．１．２聚乙烯醇缩甲醛纤维概述??聚乙烯醇缩醛化（ＰＶＡ）纤维是一种以聚乙烯醇为原料制成的合成纤维，简??称维纶，其分子结构如图１－４所示。聚乙烯醇是一种水溶性高聚合物，也是聚乙??烯醇缩甲醛纤维的主要生产原料。当用相对分子量较低的聚乙烯醇为原料时，经??纺丝工艺制得的ＰＶＡ纤维具有水溶性，因此称之为水溶性聚乙烯醇缩甲醛纤维??［４Ｍ７】。聚乙烯醇缩甲醛纤维具有柔软、保暖等优良特性，其吸湿率相对较高，一??般在４．５％￣５．０％
?极不稳定，不能单独稳定存在，故聚乙烯醇通过醋酸乙烯聚合制得［５９］。聚乙烯醇??缩甲醛纤维可用干法纺丝和湿法纺丝制得。其生产工艺流程图如图１－５所示。??醋酸乙烯??聚合??￣Ｚｉ??醇解??＾?￣??聚乙烯醇??＾??Ｉ??＾??干法纺丝｜?｜湿法纺丝??Ｉ?」?Ｉ?ｉ．?」??｜?｜?｜?｜?化丨丨干‘??＇?Ｖ＾＼?｜??断裂成条｜?｜切断成条??＾???］?ｒ???制４条｜?｜纤维包装｜?［＾丝束???＾?打包?ｈ???图１－５聚乙烯醇缩甲醛纤维生产工艺流程??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ?ｆｉｂｅｒ??纤维增强水泥基材料是从最早的石棉水泥开始，一直发展到现如今的合成纤??维增强水泥基混凝土【６（）】。目前，我国国产聚乙烯醇缩甲醛纤维仍存在不足，若要??满足高强水泥基材料的使用要求仍需要解决以下两个问题：纤维直径偏小和纤维??表面未进行有效的处理？１。为改进这两点问题，应对纤维进行改性提高其性能从??而满足高强水泥基材料的要求。??１．２纤维改性的方法??１．２．１纤维改性的目的??纤维的改性通常是指以化学法或物理法等，改善常规纤维的某些性能，如：??抗静电性、阻燃性、吸湿性等，从而使改性后纤维在应用方面的效果有所提升。??聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维都属于高性能合成纤维，在道路工程、土木??和建筑工程中也得到广泛的应用。纤维改性的基本思路大多是以最终目标性能为??主要方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维表面改性及其表征手段研究进展[J]. 吴明明,孙占英,赵雄燕. 应用化工. 2019(02)
[2]超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性方法新进展[J]. 杨燕宁,孟家光,刘晓巧. 合成纤维. 2018(09)
[3]两性氟碳/碳氢表面活性剂复配体系的润湿性能[J]. 李莉,李欢玲,韩从辉,郑小珊,罗晓放. 有机氟工业. 2018(03)
[4]世界唯一聚丙烯腈长丝是如何炼成的[J]. 王菲. 纺织科学研究. 2018(08)
[5]聚丙烯腈基高模量碳纤维导热性能的影响因素[J]. 田艳红,乔伟静,张学军,张为芹. 材料导报. 2018(10)
[6]纤维混凝土研究进展及增强机理[J]. 李冬晨. 建材与装饰. 2018(10)
[7]纤维混凝土研究与发展[J]. 肖力光,张洪磊. 吉林建筑大学学报. 2017(05)
[8]聚丙烯腈纤维改性技术的研究进展[J]. 郭昌盛,蒋芳,汪青,黄姿梅. 成都纺织高等专科学校学报. 2017(03)
[9]经济学视角下腈纶行业发展现状及趋势探究[J]. 尹文雯. 现代经济信息. 2017(07)
[10]短切纤维及预应力对玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能的影响[J]. 朱德举,李高升. 复合材料学报. 2017(11)
博士论文
[1]高强高模聚乙烯醇纤维的制备及其过程中大分子缠结的研究[D]. 朱寅.东华大学 2015
[2]聚丙烯腈纤维在沥青混合料路面中的应用研究[D]. 姚立阳.兰州理工大学 2012
[3]碳纤维增强树脂基复合材料界面结合强度关键影响因素研究[D]. 张敏.山东大学 2010
硕士论文
[1]聚乙烯醇纤维混凝土的性能研究[D]. 黄加圣.扬州大学 2018
[2]碳纤维上浆剂的制备及应用性能研究[D]. 朱佳文.天津工业大学 2018
[3]一种自乳化水性环氧树脂上浆剂的制备与性能研究[D]. 臧圣彪.北京化工大学 2016
[4]聚丙烯腈纤维织物紫外光接枝阻燃改性及性能研究[D]. 王灵杰.天津工业大学 2016
[5]磷酸酯表面活性剂合成及结构与性能的研究[D]. 刘亨昌.河北科技大学 2012
[6]PAN增塑熔融纺丝及拉伸萃取工艺的研究[D]. 覃辉林.东华大学 2012
[7]新型含氟表面活性剂的制备研究[D]. 徐于娇.华东理工大学 2011
[8]丙烯腈—丙烯酰胺共聚物纳米纤维制备及其预氧化研究[D]. 孙君.苏州大学 2010
[9]微细钢纤维—聚丙烯腈纤维混凝土力学性能实验研究[D]. 齐建群.南京理工大学 2007
[10]高分子质量聚乙烯醇的合成及其高强高模纤维的制备[D]. 祁玉冬.四川大学 2007
本文编号：3134941
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２聚丙烯腈纤维生产工艺流程??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ?ｆｉｂｅｒ??
随着我国经济实力的提升，交通公路事业也发展迅速，但随着人们出行力度??加大，公路交通运输出现流量大、重型化的特点，导致一部分新建的公路路面会??遭受不同程度的损害［４３］，如图１－３为沥青路面不同程度的损害图片。聚丙烯腈纤??维能有效提高沥青基混凝土的抗裂性、高温稳定性、抗疲劳性等［４４］。聚丙烯腈纤??维掺入到沥青混凝土中将起到吸附作用、稳定作用、加筋作用和增粘作用等，并??且沥青老化现象得到缓解，提高了沥青的高温稳定性和与集料之间的粘结力，保??证了沥青路面的整体结构性能［４５］。??图１－３沥青路面不同程度的损害??Ｆｉｇ．?１－３?Ｖａｒｙｉｎｇ?ｄｅｇｒｅｅｓ?ｏｆ?ｄａｍａｇｅ?ｔｏ?Ａｓｐｈａｌｔ?ｐａｖｅｍｅｎｔ??１．１．２聚乙烯醇缩甲醛纤维概述??聚乙烯醇缩醛化（ＰＶＡ）纤维是一种以聚乙烯醇为原料制成的合成纤维，简??称维纶，其分子结构如图１－４所示。聚乙烯醇是一种水溶性高聚合物，也是聚乙??烯醇缩甲醛纤维的主要生产原料。当用相对分子量较低的聚乙烯醇为原料时，经??纺丝工艺制得的ＰＶＡ纤维具有水溶性，因此称之为水溶性聚乙烯醇缩甲醛纤维??［４Ｍ７】。聚乙烯醇缩甲醛纤维具有柔软、保暖等优良特性，其吸湿率相对较高，一??般在４．５％￣５．０％
?极不稳定，不能单独稳定存在，故聚乙烯醇通过醋酸乙烯聚合制得［５９］。聚乙烯醇??缩甲醛纤维可用干法纺丝和湿法纺丝制得。其生产工艺流程图如图１－５所示。??醋酸乙烯??聚合??￣Ｚｉ??醇解??＾?￣??聚乙烯醇??＾??Ｉ??＾??干法纺丝｜?｜湿法纺丝??Ｉ?」?Ｉ?ｉ．?」??｜?｜?｜?｜?化丨丨干‘??＇?Ｖ＾＼?｜??断裂成条｜?｜切断成条??＾???］?ｒ???制４条｜?｜纤维包装｜?［＾丝束???＾?打包?ｈ???图１－５聚乙烯醇缩甲醛纤维生产工艺流程??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ?ｆｉｂｅｒ??纤维增强水泥基材料是从最早的石棉水泥开始，一直发展到现如今的合成纤??维增强水泥基混凝土【６（）】。目前，我国国产聚乙烯醇缩甲醛纤维仍存在不足，若要??满足高强水泥基材料的使用要求仍需要解决以下两个问题：纤维直径偏小和纤维??表面未进行有效的处理？１。为改进这两点问题，应对纤维进行改性提高其性能从??而满足高强水泥基材料的要求。??１．２纤维改性的方法??１．２．１纤维改性的目的??纤维的改性通常是指以化学法或物理法等，改善常规纤维的某些性能，如：??抗静电性、阻燃性、吸湿性等，从而使改性后纤维在应用方面的效果有所提升。??聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维都属于高性能合成纤维，在道路工程、土木??和建筑工程中也得到广泛的应用。纤维改性的基本思路大多是以最终目标性能为??主要方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维表面改性及其表征手段研究进展[J]. 吴明明,孙占英,赵雄燕. 应用化工. 2019(02)
[2]超高相对分子质量聚乙烯纤维表面改性方法新进展[J]. 杨燕宁,孟家光,刘晓巧. 合成纤维. 2018(09)
[3]两性氟碳/碳氢表面活性剂复配体系的润湿性能[J]. 李莉,李欢玲,韩从辉,郑小珊,罗晓放. 有机氟工业. 2018(03)
[4]世界唯一聚丙烯腈长丝是如何炼成的[J]. 王菲. 纺织科学研究. 2018(08)
[5]聚丙烯腈基高模量碳纤维导热性能的影响因素[J]. 田艳红,乔伟静,张学军,张为芹. 材料导报. 2018(10)
[6]纤维混凝土研究进展及增强机理[J]. 李冬晨. 建材与装饰. 2018(10)
[7]纤维混凝土研究与发展[J]. 肖力光,张洪磊. 吉林建筑大学学报. 2017(05)
[8]聚丙烯腈纤维改性技术的研究进展[J]. 郭昌盛,蒋芳,汪青,黄姿梅. 成都纺织高等专科学校学报. 2017(03)
[9]经济学视角下腈纶行业发展现状及趋势探究[J]. 尹文雯. 现代经济信息. 2017(07)
[10]短切纤维及预应力对玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能的影响[J]. 朱德举,李高升. 复合材料学报. 2017(11)
博士论文
[1]高强高模聚乙烯醇纤维的制备及其过程中大分子缠结的研究[D]. 朱寅.东华大学 2015
[2]聚丙烯腈纤维在沥青混合料路面中的应用研究[D]. 姚立阳.兰州理工大学 2012
[3]碳纤维增强树脂基复合材料界面结合强度关键影响因素研究[D]. 张敏.山东大学 2010
硕士论文
[1]聚乙烯醇纤维混凝土的性能研究[D]. 黄加圣.扬州大学 2018
[2]碳纤维上浆剂的制备及应用性能研究[D]. 朱佳文.天津工业大学 2018
[3]一种自乳化水性环氧树脂上浆剂的制备与性能研究[D]. 臧圣彪.北京化工大学 2016
[4]聚丙烯腈纤维织物紫外光接枝阻燃改性及性能研究[D]. 王灵杰.天津工业大学 2016
[5]磷酸酯表面活性剂合成及结构与性能的研究[D]. 刘亨昌.河北科技大学 2012
[6]PAN增塑熔融纺丝及拉伸萃取工艺的研究[D]. 覃辉林.东华大学 2012
[7]新型含氟表面活性剂的制备研究[D]. 徐于娇.华东理工大学 2011
[8]丙烯腈—丙烯酰胺共聚物纳米纤维制备及其预氧化研究[D]. 孙君.苏州大学 2010
[9]微细钢纤维—聚丙烯腈纤维混凝土力学性能实验研究[D]. 齐建群.南京理工大学 2007
[10]高分子质量聚乙烯醇的合成及其高强高模纤维的制备[D]. 祁玉冬.四川大学 2007
本文编号：3134941
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